画像形成装置および画像形成方法
【課題】特にシャドウ部における階調の再現性を向上させることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置は、再現モードに基づいてスクリーン角度θ１およびスクリーン線数Ｌ１を特定してそれに基づいて第１の周期関数と第２の周期関数とを合成である関数Ｆ３の空間座標（ｕ，ｖ）を特定する（Ｓ２００，Ｓ２０２）。そして、処理対象の単位領域の階調値に対応付けられたパラメータαを特定し、該関数Ｆ３を用いてスクリーンを生成する（Ｓ２０４）。生成されたスクリーンがドットパターンを含むものである場合には（Ｓ２０８でＹＥＳ）、該スクリーンを、２つの周期関数のそれぞれが表わすラインの交点位置を画素の中心位置から（△ｘ，△ｙ）だけずらしてマッピングする（Ｓ２１２）。
【解決手段】画像形成装置は、再現モードに基づいてスクリーン角度θ１およびスクリーン線数Ｌ１を特定してそれに基づいて第１の周期関数と第２の周期関数とを合成である関数Ｆ３の空間座標（ｕ，ｖ）を特定する（Ｓ２００，Ｓ２０２）。そして、処理対象の単位領域の階調値に対応付けられたパラメータαを特定し、該関数Ｆ３を用いてスクリーンを生成する（Ｓ２０４）。生成されたスクリーンがドットパターンを含むものである場合には（Ｓ２０８でＹＥＳ）、該スクリーンを、２つの周期関数のそれぞれが表わすラインの交点位置を画素の中心位置から（△ｘ，△ｙ）だけずらしてマッピングする（Ｓ２１２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は画像形成装置および画像形成方法に関し、特に、中間階調をより安定して再現することのできる画像形成装置および画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、コピー機、プリンタ、ファクシミリ、複合機などの画像形成装置においては、紙媒体へ画像を形成するプロセスとして電子写真方式が採用されている。この電子写真方式では、露光装置を用いて感光体上（典型的には、感光体ドラムや感光体ベルト）に静電潜像を形成し、続いて、この静電潜像を現像することで画像が作られる。
【０００３】
近年、電子写真方式に対する高画質化への要望が高まっている。たとえば、露光装置の改良により、静電潜像の解像度が２４００ｄｐｉ（dot per inch）までも向上している。
【０００４】
一方で、このような解像度の向上とともに、プロセスの安定性の向上についても要望が高まっている。すなわち、解像度の向上とプロセスの安定性とは相反すると言われており、解像度を高めつつ、安定性を維持することが重要な技術的課題となっている。このようなプロセスの安定性は、中間階調の仕上がりに影響を与える。
【０００５】
一般的に、電子写真方式の画像形成装置では、網点（ハーフトーン）手法を用いて、中間階調が再現される。このハーフトーン手法では、小さな点からなるパターン（ドットパターン）や細い線からなるパターン（ラインパターン）を用いて、その単位面積あたりの着色量（典型的には、トナー付着量）を制御することで、目的とする階調値を再現する。この単位面積あたりの着色量の制御では、複数の階調値にそれぞれ対応付けた複数のスクリーンを予め用意しておき、再現すべき濃度に応じてスクリーンが選択される。一般的なスクリーンは、着色すべき「付着領域」と着色すべきではない「非付着領域」とを所定周期で規則的に配置したものが用いられる。
【０００６】
ここで、特開平５−３００３７８号公報（特許文献１）には、網点（ハーフトーン）手法において周期関数を用いてスクリーンを形成し、発生させたしきい値と該周期関数とに基づいてスクエアドットパターンとチェーンドットパターンとを切り替えて目的とする階調値を再現する手法が開示され、該しきい値を効率よく発生させる技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−３００３７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一方、電子写真方式においては、図８、９に示されたように、その特性上、極細線や小さな隙間を作像することが不得意である。そのため、１種類のパターンのみ用いるとそのような画像の再現性が落ちる場合がある。
【０００９】
図８および図９は、電子写真方式における画像再現性が悪化する状況を模式的に示した図である。なお、図８および図９には、トナー像を定着させた記録紙の断面図を模式的に示すが、そのサイズについては、実際のものとは必ずしも一致していない。
【００１０】
図８に示すように、主走査方向もしくは副走査方向に所定幅をもつ線状のトナー像を考える。トナー像を形成するための潜像がある程度の幅を有する場合には、潜像と現像ローラとの間の電界は、エッジ効果により電気力線の回り込みが生じても一定方向の電界となるため、トナー像はある程度安定して形成される。そのため、電荷を有するトナーの現像に際して、安定した現像を実行できる。しかし、潜像の有する幅が小さい場合は、現像領域に対してエッジ効果による電気力線の回り込みが顕著になり、電界の方向が安定しない傾向がある。そのため、狭い領域にトナーを安定して付着させることが困難となる。また定着においては、トナー像がある程度広い幅を有する場合には、トナーが一体化するため、記録紙に安定的に定着し得る。これに対して、トナー像が細い場合には、トナーの拡散などによって、記録紙に安定して定着できない場合がある。この場合には、線が「切れた」状態に見えたり、線が全く再現できなくなったりする。
【００１１】
また、図９に示すように、主走査方向もしくは副走査方向に所定幅の隙間（トナーが存在すべきではない部分）をもつトナー像を考える。トナー像の隙間がある程度広い幅を有する場合には、隣接するトナーからの影響を受けたとしても、その隙間を維持することができる。これに対して、隙間が狭い場合には、隣接するトナーの拡散などによって、隙間が埋まってしまう場合がある。
【００１２】
上記の問題については、単に周期関数を用いてパターンを形成したり、パターンの切替を行なったりするだけでは解決できない。
【００１３】
さらに、特許文献１に開示されているように、再生すべき画像の濃度に応じて用いるパターンを切り替える場合、特に、シャドウ部と言われる濃度の濃い部分での階調再現が悪くなるという問題がある。
【００１４】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、容易なパターンの切り替えによって中間階調の再現性、特にシャドウ部における階調の再現性を向上させることができる画像形成装置および画像形成方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明のある局面に従うと、画像形成装置は、複数の階調値にそれぞれ対応する複数のスクリーンにより記録紙上にトナー画像を形成する電子写真方式の画像形成装置であって、複数のスクリーンの各々は、トナーを付着するべき領域である第１の領域とトナーを付着するべきでない領域である第２の領域とが定められたパターンを含み、スクリーンを形成するための関数であって、空間周波数の異なる第１の周期関数と第２の周期関数との組み合わせである関数を記憶するための記憶手段と、所定の階調値の前後でパターンを異なるパターンに切り替えるとともに、切替後のパターンとして、隣接する第１の領域間の距離が、しきい値を境に階調値が高い側の方が低い側に比べて大きくなるように、入力画像の階調値に応じて関数を取得するための取得手段と、取得された関数に従って用いるスクリーンを生成するためのスクリーン生成手段と、生成されたスクリーンを、トナー画像を形成する領域のうちの対応する領域にマッピングするマッピング手段と、トナー画像を形成する領域ごとに、マッピングされたスクリーンを用いて画像形成を実行するための作像手段とを備え、マッピング手段は、スクリーンに含まれるパターンにおける、第１の周期関数で表わされるラインと第２の周期関数で表わされるラインとの交点で表わされる位置を、トナー画像を形成する領域の画素の中心位置からずれるようにトナー画像を形成する領域にスクリーンをマッピングする。
【００１６】
好ましくは、所定の階調値の前後で切り替えるパターンは、ドットパターンからラインパターン、またはラインパターンからドットパターンである。
【００１７】
好ましくは、マッピング手段は、スクリーンに含まれるパターンにおける、第１の周期関数で表わされるラインと第２の周期関数で表わされるラインとの交点で表わされる位置を、対応する画素の中心から１画素内でずれるようにトナー画像を形成する領域にスクリーンをマッピングする。
【００１８】
好ましくは、取得手段は、空間周波数により、パターンにおいて隣接する第１の領域間の距離を制御する。
【００１９】
好ましくは、上記関数は、記録紙上の位置ごとにトナー付着の優先度を規定する。
好ましくは、取得手段は、入力画像の階調値に応じて、第１の周期関数と第２の周期関数との組み合わせる比率を定義する係数を決定して係数に基づく関数を取得する。
【００２０】
本発明の他の局面に従うと、画像形成方法は複数の階調値にそれぞれ対応する複数のスクリーンにより記録紙上にトナー画像を形成する電子写真方式の画像形成方法であって、複数のスクリーンの各々は、トナーを付着するべき領域である第１の領域とトナーを付着するべきでない領域である第２の領域とが定められたパターンを含み、所定の階調値の前後でパターンを異なるパターンに切り替えるとともに、切替後のパターンとして、隣接する第１の領域間の距離が、しきい値を境に階調値が高い側の方が低い側に比べて大きくなるように、入力画像の階調値に応じて、スクリーンを形成するための関数であって、空間周波数の異なる第１の周期関数と第２の周期関数との組み合わせである関数を記憶する記憶装置から、前記定義に基づく関数を取得するステップと、取得された関数に従って用いるスクリーンを生成するステップと、生成されたスクリーンを、トナー画像を形成する領域のうちの対応する領域にマッピングするステップと、マッピングされたスクリーンを用いて画像形成を実行するステップとを備え、スクリーンをマッピングするステップでは、スクリーンに含まれるパターンにおける、第１の周期関数で表わされるラインと第２の周期関数で表わされるラインとの交点で表わされる位置を、トナー画像を形成する領域の画素の中心位置からずれるようにトナー画像を形成する領域にスクリーンをマッピングする。
【発明の効果】
【００２１】
この発明によると、容易なパターンの切り替えによって中間階調の再現性、特にシャドウ部における階調の再現性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の実施の形態に従う画像形成装置の概略構成図である。
【図２】ドットスクリーンにおける配置パターンの一例を示す図である。
【図３】ドットスクリーンにおける配置パターンの別の一例を示す図である。
【図４】ラインスクリーンにおける配置パターンの一例を示す図である。
【図５】ラインスクリーンにおける配置パターンの別の一例を示す図である。
【図６】ドットスクリーンとラインスクリーンとの複合スクリーン群における配置パターンの一例を示す図である。
【図７】ドットスクリーンとラインスクリーンとの複合スクリーン群における配置パターンの別の一例を示す図である。
【図８】電子写真方式における画像再現性が悪化する状況を模式的に示した図である。
【図９】電子写真方式における画像再現性が悪化する状況を模式的に示した図である。
【図１０】実施の形態に従うスクリーンセットにおけるパターン変化の一例を示す図である。
【図１１】パターンに従ってトナー画像を形成するための用いられる関数について、周波数空間における座標と当該パターンで表わされる画像との関係を示す図である。
【図１２】スクリーンを生成するための関数において空間座標（ｕ，ｖ）とパラメータαの値とを変化させた場合の、生成されるスクリーンの出力例を示す図である。
【図１３】実施の形態に従う画像形成装置で、生成されたスクリーンを２つの周期関数のそれぞれが表わすラインの交点位置を画素の中心位置と一致させてマッピングした場合と、（△ｘ，△ｙ）だけずらしてマッピングした場合との、入力画像の階調値に対する再現された階調値の関係を示した図である。
【図１４】３画素×３画素のマトリクス画像の具体例を示す図である。
【図１５】スクリーンを、２つの周期関数のそれぞれが表わすラインの交点位置が画素の中心位置と一致するようにマッピングして再現した場合の白抜きドット成長のイメージを表わした図、およびその二値化処理の結果を表わした図である。
【図１６】スクリーンを、２つの周期関数のそれぞれが表わすラインの交点位置を画素の中心位置から（△ｘ，△ｙ）だけずらしてマッピングして再現した場合の白抜きドット成長のイメージを表わした図、およびその二値化処理の結果を表わした図である。
【図１７】関数Ｆ３（ｘ，ｙ）の２つの周期関数のそれぞれが表わすラインの交点位置を、画素の中心位置に一致させてマッピングした場合の再現例、およびずらしてマッピングした場合の再現例を示す図である。
【図１８】この発明の実施の形態に従う画像形成装置内の制御部のハードウェア構成を示す模式図である。
【図１９】この発明の実施の形態に従う画像形成装置の制御部における制御構造を示すブロック図である。
【図２０】この発明の実施の形態に従う画像形成装置における画像形成処理の手順を示すフローチャートである。
【図２１】この発明の実施の形態に従う画像形成装置におけるスクリーンの生成を示すフローチャートである。
【図２２】この発明の実施の形態に従う画像形成装置における露光指令の生成手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。
【００２４】
＜画像形成装置の構成＞
本発明は、電子写真方式の画像形成装置であればどのような装置にも適用できるものであり、具体的には、コピー機、レーザプリンタ、ファクシミリ、複合機（Multi Function Peripheral）などに適用される。以下では、本発明に係る画像形成装置の典型例として、複写機能、プリント機能、ファクシミリ機能、およびスキャナ機能といった複数の機能を搭載した複合機について説明する。
【００２５】
図１は、この発明の実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰの概略構成図である。図１を参照して、画像形成装置ＭＦＰは、自動原稿搬送部２と、スキャナ３と、プリントエンジン４と、給紙部５とを含む。
【００２６】
自動原稿搬送部２は、原稿の連続的なスキャンを行なうためのものであり、原稿給紙台２１と、送出ローラ２２と、レジストローラ２３と、搬送ドラム２４と、排紙台２５とを含む。スキャン対象の原稿は、原稿給紙台２１上に載置され、送出ローラ２２の作動により一枚ずつ送り出される。そして、この送り出された原稿は、レジストローラ２３により一旦停止されて先端が整えられた後に、搬送ドラム２４へ搬送される。さらに、この原稿は、搬送ドラム２４のドラム面と一体に回転し、その過程において後述するスキャナ３により画像面がスキャンされる。その後、原稿は、搬送ドラム２４のドラム面を略半周した位置においてドラム面から分離されて排紙台２５へ排出される。
【００２７】
スキャナ３は、第１ミラーユニット３１と、第２ミラーユニット３２と、結像レンズ３３と、撮像素子３４と、プラテンガラス３５とを含む。第１ミラーユニット３１は、光源３１１とミラー３１２とを含み、搬送ドラム２４の直下の位置において、通過する原稿に向けて光源３１１から光を照射する。この光源３１１から照射された光のうち、原稿によって反射した光は、第２ミラーユニット３２へ入射する。第２ミラーユニット３２は、原稿の移動方向に直交する向きに沿って配置されたミラー３２１および３２２を含み、第１ミラーユニット３１からの反射光は、ミラー３２１および３２２で順次反射されて結像レンズ３３へ導かれる。結像レンズ３３は、この反射光をライン状の撮像素子３４に結像する。
【００２８】
画像形成装置ＭＦＰでは、プラテンガラス３５に載置された原稿から画像情報を取得することも可能である。この場合には、可動式の光源３５１およびミラー３５２が原稿の画像面をスキャンする。このスキャンに伴って、光源３５１から与えられた光は、原稿の移動方向に直交する向きに沿って配置されたミラー３５３および３５４で順次反射されて結像レンズ３３へ導かれる。
【００２９】
撮像素子３４は、受光した反射光を電気信号に変換して、後述する制御部１０へ出力する。スキャナ３によって取得された原稿の画像情報、すなわち撮像素子３４から出力される電気信号は、制御部１０にて各種の画像処理が行なわれる。
【００３０】
プリントエンジン４は、電子写真方式の画像形成プロセスの一例として、単色のプリント出力が可能である。すなわち、プリントエンジン４は、画像形成処理を実行する作像部に相当する。具体的には、プリントエンジン４は、感光体ドラム４１と、帯電器４２と、画像書込部４３と、現像部４４と、転写器４５と、除電器４６と、定着装置４７と、クリーニング部４８とを含む。ユーザ操作などによって、画像形成処理（プリント処理）の開始が指示されると、画像書込部４３は、プリント対象の画像データに基づいてポリゴンミラー（図示しない）を回転作動させることで、レーザ発光器４３１から照射されるレーザビームを、感光体ドラム４１の軸方向に対する主走査露光として照射する。同時に、感光体ドラム４１自身の回転による副走査も行なわれる。このレーザビームの照射前に、感光体ドラム４１には、帯電器４２によって所定電位が付与されている。感光体ドラム４１は、この電位により一様に帯電されている。なお、感光体ドラム４１を帯電する構成としては、図１に示すローラ帯電方式に代えてコロナ放電方式を採用してもよい。このコロナ放電方式では、所定電位を発生するチャージャーと、チャージャーと電気的に接続されたグリッドメッシュ、ブレード、ブラシなどとを用いて、感光体ドラム４１を帯電する。
【００３１】
感光体ドラム４１の感光層には、主走査露光および副走査露光によって、原稿画像の静電潜像が形成される。なお、露光装置としては、ポリゴンミラーを用いてレーザ発光器４３１からのレーザ光を制御する構成に代えて、感光体ドラム４１の軸方向に沿って配置した複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）の発光量を制御する構成を採用してもよい。また、像担持体としては、図１に示すローラ状の感光体ドラム４１に代えて、後述するようなベルト形状の感光体を採用してもよい。
【００３２】
現像部４４は、この感光体ドラム４１上に形成された静電潜像を反転現像してトナー像を生成する。一例として、現像部４４は、２成分現像方式に従ってトナー像を生成する。すなわち、現像部４４内には、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤が蓄えられており、これらのトナーとキャリアとは、攪拌スクリューによって攪拌されることで摩擦荷電された現像剤となる。そして、この現像剤が供給スクリューによって現像ローラに供給される。さらに、現像剤は、現像ローラの回転により感光体ドラム４１上の現像領域に近接した位置へと搬送されると、現像ローラの電位と感光体ドラム４１上に形成されている静電潜像の有する電位との間に生じる電界を受けて、感光体ドラム４１へ移動する。その結果、感光体ドラム４１上の静電潜像がトナー像として現像される。なお、現像部４４としては、上述の２成分現像方式に代えて、１成分現像方式もしくはハイブリッド現像方式を採用してもよい。
【００３３】
上述の現像部４４における動作と並行して、記録紙を収容する給紙部５の給紙カセットにそれぞれ対応する送出ローラ５２，５３，５４および手差給紙部２６のうち、画像形成に用いられるべき記録紙に対応する部位が作動して記録紙を供給する。この供給された記録紙は、搬送ローラ５５および５６ならびにタイミングローラ５１によって搬送され、感光体ドラム４１上に形成されたトナー像に同期するように、感光体ドラム４１に給紙される。
【００３４】
転写器４５は、感光体ドラム４１に反対極性の電圧を印加することで、感光体ドラム４１上に形成されたトナー像を記録紙に転写する。そして、除電器４６は、トナー像が転写された記録紙を除電することで、記録紙を感光体ドラム４１から分離させる。その後、トナー像が転写された記録紙は定着装置４７へ搬送される。なお、転写器４５としては、図１に示すような転写ローラを用いた転写方式に代えて、転写チャージャーまたは転写ベルトを用いた転写方式を採用してもよい。あるいは、感光体ドラム４１から記録紙へトナー像を直接転写する直接転写方式に代えて、感光体ドラム４１と記録紙との間に、転写ローラ、転写ベルトといった中間転写体を配置して、２段階以上のプロセスによって転写を行なうようにしてもよい。
【００３５】
定着装置４７は、加熱ローラ４７１と加圧ローラ４７２とを含む。加熱ローラ４７１は、記録紙を加熱することで、その上に転写されたトナーを溶融するとともに、加熱ローラ４７１と加圧ローラ４７２との間の圧縮力により、溶融したトナーが記録紙上に定着される。そして、記録紙はトレイ５７に排出される。なお、定着装置４７としては、図１に示すような定着ローラを用いた定着方式に代えて、定着ベルトなど用いた定着方式、もしくは非接触の定着方式を採用してもよい。
【００３６】
一方、記録紙が分離された感光体ドラム４１では、その残留電位が除去された後、クリーニング部４８によって残留トナーが除去および清掃される。そして、次の画像形成処理が実行される。クリーニング部４８は、一例として、クリーニングブレード、クリーニングブラシ、クリーニングローラ、またはこれらの組み合わせにより、残留トナーを除去および清掃する。あるいは、クリーニング部４８に代えて、現像部４４を用いて残留トナーを回収するクリーナーレス方式を採用してもよい。
【００３７】
＜中間階調の再現処理＞
次に、電子写真方式の画像形成プロセスにおける中間階調の再現処理について説明する。上述したように、電子写真方式における画像形成プロセスでは、レーザビームなどを用いて、一様に帯電させた感光体の表面を再現すべき画像に応じて露光させることで、感光体上に静電潜像を形成し、さらに、この形成された静電潜像を現像部によってトナー像として現像する。すなわち、電子写真方式では、感光体の表面上でトナー像とすべき部分か否かを制御するのみであり、各部分の着色量（すなわち、トナー付着量）を連続的に制御することはできない。そこで、電子写真方式における中間階調は、網点（ハーフトーン）手法を用いて、単位面積あたりのトナーを付着すべき面積の比率（以下「面積率」とも称す。）を制御することで再現される。すなわち、小さな点や線からなる露光パターンに従って、露光装置による単位面積あたりの露光量を制御することで中間階調が再現される。一般的に、露光装置では、露光に用いられる光をオン／オフ時間を制御する、いわゆるパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）方式が採用されているため、本実施の形態においても、このパルス幅変調方式の露光装置を用いる構成について例示する。このパルス幅変調方式では、画像の濃度が低い（低階調値の）部分については発光時間の比率を相対的に短くし、画像の濃度が高い（高階調値の）部分については発光時間の比率を相対的に長くする。
【００３８】
より具体的には、本実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰでは、いわゆるスクリーン技術を用いて中間階調を再現する。スクリーン技術では、複数の階調値にそれぞれ対応付けて複数の網点化画像（スクリーン）が生成され、入力画像に含まれる中間階調を有する単位領域毎にスクリーンに従って感光体の表面に対する露光パターンが制御される。すなわち、本実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰは、複数の階調値にそれぞれ対応するスクリーンを生成して、そのスクリーンで表わされるパターンに従って記録紙上にトナー画像を形成する。写真などを高精度で再現するためには、多数の階調値を再現可能にする必要があるため、目的とし得る階調値に相当するパターンを表わすスクリーンが生成される。このようなパターンとしては、一般的には、「ドットスパターン」または「ラインパターン」が採用される。パターンを表わすスクリーンを生成する際、本実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰでは周期関数を用いる。
【００３９】
図２および図３は、ドットスクリーンにおける配置パターンの一例を示す図であり、図４および図５は、ラインスクリーンにおける配置パターンの一例を示す図である。図２〜図５に示すように、各スクリーンは、着色すべき（トナーを付着すべき）領域である「第１領域（トナー付着領域）」と、着色すべきではない（トナーを付着すべきではない）領域である「第２領域（トナー非付着領域）」とにより定義された２値化パターンを有している。なお、図２〜図５では、第１領域（トナー付着領域）を「黒」で表現し、第２領域（トナー非付着領域）を「白」で表現しており、以下の図においても同様の表現方法を採用する。
【００４０】
図２〜図５に示すように、複数のスクリーンの各々は、トナー付着の制御対象となる画素で構成される第１領域（または、トナー付着領域）と、トナー付着の制御対象でない画素で構成される第２領域（または、トナー非付着領域）とが定められたパターンを含む。以下の説明において、「第１領域」はトナーを付着させるための制御の対象となる画素または画素の集合体に対応し、「第２領域」はそれ以外の領域、すなわち、トナーを付着させるための制御の対象ではない画素または画素の集合体に対応する。
【００４１】
なお、以下の説明では、第１領域（または、トナー付着領域）を単に「付着領域」と称し、第２領域（または、トナー非付着領域）を単に「非付着領域」と称する。
【００４２】
図２および図３に示すように、「ドットスクリーン」は、典型的には、付着領域をマトリックス状に配置し、それ以外の部分を非付着領域として配置したパターンを有する。図４および図５に示すように、一方、「ラインスクリーン」は、所定方向に延びる付着領域と非付着領域とを交互に線状に配置したパターンをもつ。
【００４３】
このとき、プリント結果における粒状性(ざらつき)の少ない緻密な画像を再現するためには、スクリーン切替によって空間周波数を大きく変化させないことが好ましい。そのため、ドットスクリーンにおいて再現する濃度の階調値を増加させる場合には、図２に示すように、元のドットの周囲に他のドットを追加配置して集合させる方法、もしくは、図３に示すように、分散させてドットの配置数を増加させる方法が採用される。このように、ドットスクリーンは、階調値の増加に伴って付着領域が所定の規則（ドットの集合体の拡大、または、分散したドット数の増大）に従って拡大するパターン変化を有する。
【００４４】
また、ラインスクリーンにおいて再現する濃度の階調値を増加させる場合には、図４に示すように、元のラインの中心位置を維持したまま、そのライン幅を広くする方法、もしくは、図５に示すように、ラインの配置数を分散させて増加させる方法が採用される。このように、ラインスクリーンでは、階調値の増加に伴って付着領域が所定の規則（ライン幅の拡大、または、分散したラインの配置数の増大）に従って拡大するパターン変化を有する。
【００４５】
さらに、上述のドットスクリーンとラインスクリーンとを複合したスクリーン群が採用される場合もある。図６および図７は、ドットスクリーンとラインスクリーンとの複合スクリーン群における配置パターンの一例を示す図である。
【００４６】
図６には、低階調側では、図２に示すドットスクリーンに類似したパターン変化を示す一方で、高階調側では、図４に示すラインスクリーンに類似したパターン変化を示すスクリーン群の例を示す。すなわち、図６に示すスクリーン群では、低階調側では、濃度の階調値が高くなるにつれてドット径が徐々に拡大し、ある面積率を超えた後には（すなわち、隣接するドット同士が接合した後には）、階調値がさらに高くなるに従ってライン幅が徐々に拡大する。
【００４７】
また、図７には、図６に示すスクリーン群に比較してその高階調側の階調再現性を高めたスクリーン群が例示される。すなわち、図７に示すスクリーン群では、再現すべき階調値が相対的に低い場合には、濃度の階調値が高くなるにつれてドット径が徐々に拡大し、ある面積率を超えた後には、階調値がさらに高くなるに従ってライン幅が全体的に徐々に拡大する。さらに、ライン幅が所定値を超えると、ラインの一部の幅のみが徐々に拡大する。
【００４８】
＜電子写真方式における画像再現性＞
上述のように、電子写真方式では、トナーを付着させる幅が狭いパターン、および、トナーを付着させない幅が狭いパターンについては、再現性が低下し得る。したがって、上述のような中間階調の再現処理に用いるスクリーン群についても、付着領域および非付着領域のいずれもができる限り狭くならないようにすることが好ましい。
【００４９】
上述の図２〜図５に示すスクリーン群は、ドットまたはラインという基本的な形状を基本にして、面積率を単調増加させて再現する階調値を変化させている。そのため、ある階調値においては、１画素分の幅しかない付着領域および／または非付着領域が存在していることがわかる。
【００５０】
また、図６に示すスクリーン群は、低階調側において、ドットスクリーンに類似した形態でドット径が拡大し、高階調側において、ラインスクリーンに類似した形態でライン幅が拡大するので、上述の図２〜図５に示すスクリーンに比較して、画像再現性の劣化を抑制することができる。さらに、図７に示すスクリーンは、高階調側において、非付着領域の幅を維持したまま、その長さが短くなるので、図６に示すスクリーンに比較して、高階調側における画像再現性の劣化を抑制することができる。
【００５１】
＜本実施の形態に従うスクリーン＞
本実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰが中間階調の再現処理に用いる複数のスクリーン（以下「スクリーンセット」とも称す。）は、上述の図７に示すスクリーン群に比較して、付着領域および／または非付着領域の幅が狭くなることを回避することで、中間階調をさらに高い安定性で再現する。
【００５２】
図１０は、この発明の実施の形態に従うスクリーンセットにおけるパターン変化の一例を示す図である。なお、本発明についての理解をより容易にするために、図１０には、図２〜図７に示すスクリーンと対比可能なスクリーンを描画するが、本発明に係るスクリーンはこれに限られるものではない。
【００５３】
図６および図７に示すスクリーン群では、図２〜図５に示すスクリーン群に比較して、幅の狭い付着領域および／または非付着領域を含むパターンが低減されているが、ある面積率において、間隔の狭い非付着領域が現れてしまうと、その間隔の狭い非付着領域が消滅することはあっても、非付着領域の間隔が広がることはない。
【００５４】
たとえば、図７に示すスクリーン群では、ドットスクリーンに類似した形態から、ラインスクリーンに類似した形態に変化する段階において、隣接するドット同士が接合する。すなわち、各ドットでは、当該ドットのある一方に位置する隣接ドットに向かって付着領域が拡大することでラインが現れる。このラインが現れる直前には、隣接するドット間で、その幅の狭い隙間領域２０２が生じる。この隙間領域２０２は、隣接するドット同士が接合すると消滅する。なお、このとき、隙間領域２０２以外の非付着領域については、その幅は変化しない。
【００５５】
また、図７に示すスクリーン群では、ラインスクリーンに類似した形態から、非付着領域についてのドットスクリーンに類似した形態に変化する段階において、隣接するライン同士の一部が接合する。すなわち、各ラインでは、当該ラインのある一方に位置する隣接ラインに向かって部分的にライン幅が拡大することで非付着領域についてのドットが現れる。この非付着領域についてのドットが現れる直前には、隣接するライン間で、その幅の狭い隙間領域２０４が生じる。この隙間領域２０４は、隣接するライン同士を接合する付着領域が延びることで消滅する。なお、このとき、隙間領域２０４以外の付着領域については、その幅は変化しない。
【００５６】
これに対して、本実施の形態に従うスクリーンセットでは、スクリーン全体の階調値には影響を与えることなく、上述のような隙間領域２０２および２０４の発生を防止することを可能にしている。概略すると、本実施の形態に従うスクリーンは、ある階調値において付着領域に設定される部分であっても、より高い階調値においては、非付着領域に設定され得る点において、上述の図２〜図７に示すスクリーンとは大きく相違している。すなわち、上述の図２〜図７に示すスクリーンでは、ある階調値において付着領域とされた部分については、それより高い階調値においては常に付着領域とされているが、本実施の形態に従うスクリーンセットでは、このような付着領域および非付着領域についての制限を緩和して、よりフレキシブルなパターン変化を行なう。
【００５７】
より具体的には、図１０に示すスクリーンでは、ドットスクリーン、ラインスクリーン、および白抜きドットスクリーンという３つのスクリーンを順次切替えることで、必要な濃度変化を生じさせる。すなわち、目的とする階調値が高くなるに従って、パターン２１１、パターン２１２、パターン２１３、パターン２１４、パターン２１５、パターン２１６、パターン２１７、パターン２１８の順で変化する。このうち、パターン２１１および２１２は、「ドットパターン」であり、パターン２１３、２１４および２１５は、「ラインパターン」であり、パターン２１６および２１７は、「白抜きドットパターン」である。
【００５８】
本明細書において、「ドットスクリーン」は、上述したように、付着領域をマトリックス状に配置し、それ以外の部分を非付着領域としたパターンを意味する。このドットスクリーンは、階調値の増加に伴って付着領域が所定の規則（ドット径の拡大、または、ドット数の増大）に従って拡大するパターン変化を有する。なお、「ドットスクリーン」に含まれる各スクリーンが有するパターンを「ドットパターン」とも称す。
【００５９】
また、「ラインスクリーン」は、上述したように、所定方向に延びる付着領域と非付着領域とを交互に線状に配置したパターンを意味する。このラインスクリーンは、階調値の増加に伴って、ドットスクリーンにおける規則とは独立した別の所定の規則（ライン幅の拡大、または、ラインの配置数の増大）に従って付着領域が拡大するパターン変化を有する。なお、「ラインスクリーン」に含まれる各スクリーンが有するパターンを「ラインパターン」とも称す。
【００６０】
さらに、「白抜きドットスクリーン」は、非付着領域をマトリックス状に配置し、それ以外の部分を付着領域としたパターンを意味する。この白抜きドットスクリーンは、階調値の減少に伴って非付着領域が所定の規則（ドット径の拡大、または、ドット数の増大）に従って拡大するパターン変化を有する。なお、「白抜きドットスクリーン」に含まれる各スクリーンが有するパターンを「白抜きドットパターン」とも称す。
【００６１】
図１０において、より高い階調値への変化に伴って、特定の階調値でドットパターン（パターン２１２）からラインパターン（パターン２１３）へ切替わる場合には、パターン２１２に示すドットを一方向にのみ拡大することでラインを生じさせるのではなく、ドットに含まれる一部分（領域２０５）を付着領域から非付着領域に変化させるととともに、ドットの一部を隣接するドットの方向に拡大（領域２０６）させる。言い換えれば、ドットパターンを構成する領域２０５の付着領域を、領域２０６へ移動させることで、表現する階調値を増大する。なお、パターン２１２とパターン２１３との間では、面積率は一定となっているが、これは、表現される濃度がそのスクリーン種類（ドットパターンとラインパターンとの相違）に応じて異なるためである。すなわち、同じ面積率であっても、その値によっては、いずれかのスクリーン（この例では、ラインパターン）の方がより高い濃度として再現される場合があるからである。
【００６２】
このようにドットパターンからラインパターンへの切替時に、付着領域を再配置することで、図７に示す隙間領域２０２の発生を抑制できるとともに、ラインパターンへの切替後における非付着領域の線幅をより広くすることができる。
【００６３】
また、さらに高い濃度への変化に伴って、ラインパターン（パターン２１５）から白抜きドットパターン（パターン２１６）へ切り替わる場合には、パターン２１５に示すラインの一部を一方向にのみ拡大することで白抜きドットを生じさせるのではなく、ラインに含まれる一部分（領域２０７）を付着領域から非付着領域に変化させるととともに、ラインの一部を隣接するラインの方向に拡大（領域２０８）させる。言い換えれば、ラインパターンを構成する領域２０７の付着領域を、領域２０８へ移動させることで、再現する階調値を増大する。なお、パターン２１５とパターン２１６との間では、面積率は一定となっているが、これについても、上述したように再現される階調値がそのスクリーン種類（ラインパターンと白抜きドットパターンとの相違）に応じて異なるためである。このようにラインパターンから白抜きドットパターンへの切替時に、付着領域を再配置することで、図７に示す隙間領域２０４の発生を抑制できるとともに、白抜きドット自体も２マス×２マスの大きさを維持できる。この白抜きドットの幅は、図７に示す非付着領域の幅より広くなっている。
【００６４】
すなわち、本実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰは、階調値の増加に従って第１領域（トナー付着領域）が第１規則に基づき拡大する第１スクリーン群（典型的には、上述したような一連のドットスクリーン）と、階調値の増加に従って第１領域（トナー付着領域）が第１規則と異なる独立した第２規則に基づき拡大する第２スクリーン群（典型的には、上述したような一連のラインスクリーン）とを算出するための関数を保持する。そして、入力画像の単位領域に対し、再現すべき階調値が第１しきい値（図１０に示すパターン２１２によって再現される階調値とパターン２１３によって再現される階調値との中間値）より小さい場合には、第１スクリーン群よりスクリーンが選択され、階調値が第１しきい値より大きい場合には第２スクリーン群よりスクリーンが選択される。
【００６５】
上述したように、画像形成装置ＭＦＰは、上記関数を用いて、階調値の減少に伴って第２領域（トナー非付着領域）が第１および第２規則と異なる独立した第３規則に基づき減少する第３スクリーン群（典型的には、上述したような一連の白抜きドットスクリーン）をさらに算出することが好ましい。このとき、入力画像の単位領域に対し、階調値が第１しきい値より大きい第２しきい値（図１０に示すパターン２１５によって再現される階調値とパターン２１６によって再現される階調値との中間値）より大きい場合には第３スクリーン群よりスクリーンが選択される。
【００６６】
別の言い方をすれば、本実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰは、トナー付着の制御対象となる画素で構成される第１領域（トナー付着領域）を定める第１パターンを有するスクリーンを複数含む第１スクリーン群（典型的には、上述したような一連のドットスクリーン）と、トナー付着の制御対象でない画素で構成される第２領域を定める第２パターンを有するスクリーンを複数含む第２スクリーン群（典型的には、上述したような一連の白抜きドットスクリーン）とを算出するための関数を保持する。そして、再現すべき階調値の増加に伴って第１領域を所定の方向に拡大するように当該第１スクリーン群からスクリーンが選択（算出）される（たとえば、図１０に示すパターン２１５の状態）。さらに、再現すべき階調値が所定のしきい値に到達した時に、スクリーン選択元が当該第１スクリーン群から当該第２スクリーン群に切替えられる。切替時のスクリーンとしては、所定の方向において、当該第１パターン内の隣接する第１領域間の距離よりも、当該第２パターン内の第２領域の幅が大きいスクリーンが選択（算出）される（たとえば、図１０に示すパターン２１６）。
【００６７】
さらに別の言い方をすれば、本実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰは、トナー付着の制御対象となる画素で構成される第１領域（トナー付着領域）を定める第１パターンを有するスクリーンを複数含む第１スクリーン群（典型的には、上述したような一連のドットスクリーン）と、トナー付着の制御対象でない画素で構成される第２領域（トナー非付着領域）を定める第２パターンを有するスクリーンを複数含む第２スクリーン群（典型的には、上述したような一連の白抜きドットスクリーン）とを算出するための関数を保持する。そして、階調値の減少に伴って第２領域が所定の方向に拡大するように、第２スクリーン群からスクリーンが選択（算出）され（たとえば、図１０に示すパターン２１５の状態）、その後、階調値が所定のしきい値に到達した時に、スクリーンの選択元が第２スクリーン群から第１スクリーン群に切り替えられる。切替時のスクリーンとして、所定の方向において、第２パターン内の第２領域の幅よりも、第１パターン内の隣接する第１領域間の距離が小さいスクリーンが選択（算出）される（たとえば、図１０に示すパターン２１６の状態）。
【００６８】
上述のような関数を採用した場合には、切替前後において、第１スクリーン群から選択（算出）されるスクリーン（たとえば、図１０に示すパターン２１２の状態）と、第２スクリーン群から選択（算出）されるスクリーン（たとえば、図１０に示すパターン２１３の状態）とは、実質的に同じ階調値を有することが好ましい。
【００６９】
また、切換前後において、同じ階調値を維持したまま、第１領域のトナー付着の制御対象の画素を第２領域におけるトナー付着の制御対象でない画素に置き換える再配置が実行されることが好ましい。たとえば、図１０に示すパターン２１２の状態とパターン２１３の状態とを比較すると、第１領域（トナー付着領域）の数は維持されたまま、第２領域（トナー非付着領域）の一部が第１領域（トナー付着領域）に置き換えられていることがわかる。また、図１０に示すパターン２１５の状態とパターン２１６の状態との間でも同様である。
【００７０】
このように、本実施の形態においては、ある濃度において付着領域に設定される部分であっても、より高い濃度において非付着領域に設定する手法を用いてスクリーン切替を行なうことで、付着領域および／または非付着領域の幅が狭くなることを回避し、これによって、中間階調をより安定性を高めて再現できる。
【００７１】
なお、図１０においては、濃度が高くなるにつれて、ドットパターン、ラインパターン、白抜きドットパターンの順でスクリーン切替を行なう構成について例示したが、切替ロジックをより簡素化する観点から、ドットスクリーンとラインスクリーンとの間でのみスクリーン切替を行なう構成を採用してもよい。
【００７２】
＜関数の説明＞
図２は、スクリーンを生成するための用いられる関数について、周波数空間における座標と当該スクリーンに含まれるパターンで表わされる画像との関係を示す図である。
【００７３】
図１１では、周期関数を２値化パターンで表わすことで、着色すべき（トナーを付着すべき）領域である「第１領域（トナー付着領域）」と、着色すべきではない（トナーを付着すべきではない）領域である「第２領域（トナー非付着領域）」とが定義されている。図１１では、第１領域（トナー付着領域）を「黒」で表現し、第２領域（トナー非付着領域）を「白」で表現しており、以下の図においても同様の表現方法を採用する。
【００７４】
すなわち、図１１の周期関数において２値化のしきい値よりも大きな値である領域を「第１領域（トナー付着領域）」と定義し、該しきい値よりも小さな値である領域を「第２領域（トナー非付着領域）」と定義することで、図１１の周期関数を用いてパターンを定義することができる。この場合、図１１の周期関数は、その振幅方向の値が記録紙上の位置ごとのトナー付着の優先度を表わし、振幅方向の値が大きいほど対応する位置へのトナーの付着の可能性を高く、小さいほど可能性を低く規定している。
【００７５】
図１１を参照して、１つの空間座標（ｕ，ｖ）で定義される空間周波数を有する周期関数ではラインパターンが表現され、該空間周波数（比率）によってスクリーン角度θがｔａｎθ＝ｕ／ｖと定義される。また、空間座標（ｕ，ｖ）の原点からの距離によって周期が定義されるため、スクリーン線数ＬがＬ＝（ｕ2＋ｖ2）0.5と定義される。
【００７６】
ここで、「スクリーン角度」とは、各パターンにおける付着領域（または、非付着領域）の配列方向を意味し、図１１に示す例では、紙面に対して傾め方向がスクリーン角度となる。また、「スクリーン線数」とは、単位長あたりの単位スクリーンの数を意味し、図１１に示す例では、スクリーン間隔の逆数が線数となる。一般的に、スクリーン線数は「ｌｐｉ：line per inch」といった単位を用いて定義される。
【００７７】
しかしながら、図１１に表わされたように、１つの空間座標（ｕ，ｖ）で定義される空間周波数を有する周期関数ではドットパターンは表現されない。そこで、本実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰでは、以下の式（１）の関数Ｆ１（ｘ，ｙ）で表わされるように、異なる空間座標で定義される互いに異なる空間周波数を有する第１の周期関数と第２の周期関数とを合成することで、スクリーン角度の異なる２つのパターンを重ね合わせてさまざまなパターンを生成する。
【００７８】
【数１】
【００７９】
式（１）の関数Ｆ１（ｘ，ｙ）は記録紙上の位置（ｘ，ｙ）ごとのトナー付着の優先度を規定する関数を定義するものであり、空間座標（ｕ，ｖ）およびパラメータαを特定することで取得される関数は、値が大きいほど記録紙上の位置（ｘ，ｙ）へのトナーの付着の可能性を高く、小さいほど可能性を低く規定している。なお、式（１）の関数Ｆ１（ｘ，ｙ）では、第１の周期関数で表わされるスクリーン角度と第２の周期関数で表わされるスクリーン角度とが周波数空間で９０度を成すものとしているが、これらの角度は９０度には限定されない。
【００８０】
さらに、画像形成装置ＭＦＰでは、式（１）の関数Ｆ１（ｘ，ｙ）で表わされるように、第１の周期関数と第２の周期関数との組み合わせ比率を定義するパラメータαを用い、重ねる２つのスクリーンの組み合わせ比率を可変とすることで、パターンの種類を可変とする。すなわち、関数Ｆ１（ｘ，ｙ）は、α＝０のときは１つの空間座標（ｕ，ｖ）で定義される空間周波数を有する一方の周期関数の示すスクリーンのみであることを表わし、α＝１のときは、互いに９０度の角度をなす２つのスクリーンが１：１での重ね合わされてなるスクリーンを表わす。
【００８１】
なお、重ね合わせ後に、取り得る値を−１〜＋１に規格化すると関数Ｆ１（ｘ，ｙ）は以下の式（２）の関数Ｆ２（ｘ，ｙ）で表わされ、さらにその出力値の取り得る範囲を０〜＋１に規格化すると関数Ｆ１（ｘ，ｙ）は以下の式（３）の関数Ｆ３（ｘ，ｙ）で表わされる。
【００８２】
【数２】
【００８３】
図１２は、上記関数Ｆ３（ｘ，ｙ）において空間座標（ｕ，ｖ）とパラメータαの値とを変化させた場合の、形成されるパターンの出力例を示す図である。たとえば、その出力値である０〜＋１を２５６階調に分割して各段数をしきい値にし、しきい値以上の出力値を印字領域になるように規定することで、関数Ｆ３（ｘ，ｙ）を用いて２５６階調のパターンを形成することができる。なお、階調作成はこれに限ったものでなくてよい。
【００８４】
図１２を参照して、α＝０のときは、一方の周期関数の示すスクリーンのみであるためにラインパターンが形成され、α＝１のときは、互いに９０度の角度をなす２つのスクリーンが同じ比率で重ね合わされてなるスクリーンであるためにドットパターンが形成されることがわかる。従って、上記関数Ｆ３（ｘ，ｙ）を用いてラインパターンを形成する場合にはα＝０とし、ドットパターンを形成する場合にはα＝１とすればよいことがわかる。
【００８５】
さらに、上記式（３）の関数Ｆ３（ｘ，ｙ）において、ある画素位置（ｘ，ｙ）において、それぞれ△ｘ，△ｙずらした場合、以下の式（４）の関数Ｆ３（ｘ−△ｘ，ｙ−△ｙ）で表わされる。
【００８６】
【数３】
【００８７】
式（４）で表わされた関数Ｆ３（ｘ−△ｘ，ｙ−△ｙ）は、関数Ｆ３（ｘ，ｙ）で生成されるスクリーンの第１の周期関数の表わすラインと第２の周期関数の表わすラインとの交点を、再現する画素に対して（△ｘ，△ｙ）だけずらしてマッピングした状態と同じである。
【００８８】
図１３は、本実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰにおいて、上記式（３）で表わされた関数Ｆ３（ｘ，ｙ）でスクリーンを生成して階調再現に用いた場合と、上記式（４）で表わされたように、そのスクリーンを（△ｘ，△ｙ）だけずらしてマッピングして階調再現に用いた場合との、入力画像の階調値に対する再現された階調値の関係を示した図である。図１３においては、再現された階調値が入力画像の階調値に近いほど再現性が高いと言えるため、これらの関係で得られる線が正比例の直線に近いほど再現性が高いと言える。
【００８９】
図１３において、線（１）は関数Ｆ３（ｘ，ｙ）で生成したドットパターンを含むスクリーンを再現する画素に対して（△ｘ，△ｙ）だけずらしてマッピングして階調再現に用いた場合の階調値の関係を示し、線（２）は関数Ｆ３（ｘ，ｙ）で生成したラインパターンを含むスクリーンを再現する画素に対して（△ｘ，△ｙ）だけずらしてマッピングして階調再現に用いた場合の階調値の関係を示し、線（３）は関数Ｆ３（ｘ，ｙ）で生成したドットパターンを含むスクリーンを再現する画素の中心位置にマッピングして階調再現に用いた場合の階調値の関係を示し、線（４）は関数Ｆ３（ｘ，ｙ）で生成したラインパターンを含むスクリーンを再現する画素の中心位置にマッピングして階調再現に用いた場合の階調値の関係を示している。また、図１３で破線で囲まれた領域は入力画像の階調値の低い、シャドウ部を表わしている。
【００９０】
図１３のシャドウ部に注目すると、線（３）および線（４）で表わされた、関数Ｆ３（ｘ，ｙ）で生成されるスクリーンを再現する画素の中心位置にマッピングして用いた場合には階調再現が得られず、入力画像のある階調値よりも低い階調値の領域については再現された階調値が０のいわゆるベタ濃度出力になっていることがわかる。特に、その傾向は、ドットパターンに比べ、ラインパターンの方が大きいことがわかる。
【００９１】
これに対し、線（１）および線（２）で表わされた、関数Ｆ３（ｘ，ｙ）で生成されるスクリーンを再現する画素に対して（△ｘ，△ｙ）だけずらしてマッピングして用いた場合には、入力画像のシャドウ部の全範囲において階調再現が再現する画素の中心位置にマッピングした場合よりも向上しているのがわかる。
【００９２】
より詳しくは、シャドウ部における階調再現性は、次のようになることが確認された、
（１）ｘ，ｙ方向共に画素の中心位置からずらした場合であって、ｘ，ｙ方向のずらし量が異なる場合（△ｘ≠０、△ｙ≠０、｜△ｘ｜≠｜△ｙ｜）…階調再現性の効果がかなり高い、
（２）ｙ方向のみ画素の中心位置からずらした場合（△ｘ＝０、△ｙ≠０）…階調再現性の効果があり（ただし、ｙ方向に伸びるラインパターンには効果なし）、
（３）ｘ方向のみ画素の中心位置からずらした場合（△ｘ≠０、△ｙ＝０）…階調再現性の効果があり（ただし、ｘ方向に伸びるラインパターンには効果なし）、
（４）ｘ，ｙ方向共に画素の中心位置からずらした場合であって、ｘ，ｙ方向のずらし量、ずらし方向とも同じ場合（△ｘ≠０、△ｙ≠０、△ｘ＝△ｙ）…階調再現性の効果があり、
（５）ｘ，ｙ方向共に画素の中心位置からずらした場合であって、ｘ，ｙ方向のずらし量が同じで、ずらし方向が異なる場合（△ｘ≠０、△ｙ≠０、△ｘ＝−△ｙ）…階調再現性の効果があり、
（６）ｘ，ｙ方向共に画素の中心位置からずらさず、再現する画素の中心位置にマッピングして用いたを用いた場合（△ｘ＝０、△ｙ＝０）…階調再現性の効果が低い。
【００９３】
つまり、この検証より、生成されたスクリーンのマッピングする位置を画素の中心位置からずらす、つまり２つの周期関数のそれぞれが表わすラインの交点位置を画素の中心位置からずらしてマッピングすることによって、階調の変化の段階が増加することがわかる。以降に、この理由について説明する。ここでは、説明の簡便のために、二値画像を用いる。
【００９４】
図１４は、３画素×３画素のマトリクス画像の具体例を示す図である。各画素には通し番号を付与している。図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）および図１６（Ａ）〜図１６（Ｃ）は、それぞれ、図１４のマトリクス画像上で、スクリーンを用いて再現した白抜きドットを表わしており、徐々にサイズが大きくなっていく（成長していく）様子（イメージ）を示した図である。図中の白丸がドットを表わしている。
【００９５】
図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）は、関数Ｆ３（ｘ，ｙ）で生成されたスクリーンを、２つの周期関数のそれぞれが表わすラインの交点位置が画素の中心位置と一致するようにマッピングして再現した場合の、白抜きドット成長のイメージを表わしている。この場合、白抜きドットの重心位置と画素の中心位置とが一致している。
【００９６】
図１６（Ａ）〜図１６（Ｃ）は、関数Ｆ３（ｘ，ｙ）で生成されたスクリーンを、２つの周期関数のそれぞれが表わすラインの交点位置が画素の中心位置とずらしてマッピングして再現した場合（Ｆ３（ｘ−△ｘ，ｙ−△ｙ）：ただし、ここでは△ｘ，△ｙの一方を０としている）の、ドット成長のイメージを示している。この場合、白抜きドットの重心位置と画素の重心位置とが一致していない。
【００９７】
そして、図１５（Ｄ）〜図１５（Ｆ）および図１６（Ｄ）〜図１６（Ｆ）は、それぞれ、図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）および図１６（Ａ）〜図１６（Ｃ）に表わされたように再現された場合の、二値化処理の結果を表わした図である。図１５（Ｄ）〜図１５（Ｆ）および図１６（Ｄ）〜図１６（Ｆ）に示されるように、各画素に対して、白抜きドットが存在するエリアが少しでもかかっていればその画素は白画素となり、白抜きドットが存在するエリアが全くかかっていない画素は黒画素（二値画像の黒ベタ）となるものとする。
【００９８】
詳しくは、図１５（Ａ）の場合には５番目（図１４の通し番号を参照）の位置しか白抜きドットは存在せず、図１５（Ｄ）に示されるように５番目の位置のみ白画素となり他の画素が塗りつぶされる。図１５（Ｂ）のように白抜きドットが成長しても図１５（Ｅ）に示されるように白画素となる画素は５番目の位置のみであるが、図１５（Ｃ）まで白抜きドットが成長すると２、４、５、６、８番目の位置に白抜きドットが存在するため、図１５（Ｆ）に示されるようにその位置が白画素となる。白抜きドットの成長に伴って１画素から５画素へと急激に白画素となる画素が増加するため、階調段数が少なくなり、細かな階調表現ができないことがわかる。
【００９９】
一方、図１６（Ａ）の場合には図１５（Ａ）の場合と同様に５番目の位置のみにしか白抜きドットが存在せず、図１６（Ｄ）に示されるように５番目の位置のみ白画素となり他の画素が塗りつぶされるが、図１６（Ｂ）のように白抜きドットが成長すると５、８番目にドットが存在するため、図１６（Ｅ）に示されるようにこれら２画素が白画素となる。さらに図１６（Ｃ）まで白抜きドットが成長すると４、５、６、８番目の位置に白抜きドットが存在するため、図１６（Ｆ）に示されるようにこれら４画素が白画素となる。つまり、交点座標がずれている場合には、白抜きドットの成長に伴って白画素が１画素から２画素に増加し、さらに２画素から４画素へと、段階的に増加するため、階調表現において有利となる。
【０１００】
このように図１５（Ｄ）〜図１５（Ｆ）で表わされたスクリーンをずらしてマッピングしていない場合に比べて、ずらしてマッピングした場合には図１６（Ｄ）〜図１６（Ｆ）に表わされたように階調の変化（増加）する段数が増加し、階調表現において有利となる。
【０１０１】
特に、白細線の再現性が低い画像形成装置の場合には、図１５（Ｄ），（Ｅ）のような１画素のみが白い画像データでは図９の原理により白画素を表現できず、黒画素のみで表現されてしまうことになる。これは、図１３のシャドウ部に表わされたような、入力画像のある階調値よりも低い階調値の領域については再現された階調値が０のいわゆるベタ濃度出力になる、という現象による。一方、図１５（Ｂ），（Ｅ）の場合より図１６（Ｂ），（Ｅ）の方がより大きな白画素（２画素）を得られ、その結果、（Ｂ）の大きさの白抜きドットであってもトナー画像でも再現可能となる。
【０１０２】
図１５，図１６では一部の階調の比較が示されただけであるが、全体を通しても、２つの周期関数のそれぞれが表わすラインの交点位置を画素の中心位置からずらしてマッピングすることで階調再現性が向上する。
【０１０３】
ただし、ラインパターンについては、同様にずらすことによって画像品質が低下する場合がある。図１７（Ａ）および図１７（Ｂ）は、２つの周期関数のそれぞれが表わすラインの交点位置を、画素の中心位置に一致させてマッピングした場合の再現例、およびずらしてマッピングした場合の再現例を示す図である。図１７（Ｂ）に表わされる再現連では、ラインに低周波の周期の凸凹が現れている。このように、ラインパターンを含むスクリーンを用いる場合には、２つの周期関数のそれぞれが表わすラインの交点位置を画素の中心位置からずらしてマッピングして用いると低周波の周期の凸凹が現れる場合があり、それによって再現される画像の品質の低下を招く場合があることがわかる。
【０１０４】
＜制御部の構成＞
図１８は、この発明の実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰ内の制御部１０のハードウェア構成を示す模式図である。
【０１０５】
図１８を参照して、制御部１０は、処理部であるＣＰＵ（Central Processing Unit）１０２と、記憶部であるＲＡＭ（Random Access Memory）１０４、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０６、ＥＥＰＲＯＭ（Electrical Erasable and Programmable Read Only Memory）１０８、およびＨＤＤ（Hard Disk Drive）１１０と、通信部である外部通信Ｉ／Ｆ（インターフェイス：Interface）１１２および内部通信Ｉ／Ｆ１１４とを含む。なお、これらの部位は、内部バス１１６を介して互いに接続される。
【０１０６】
制御部１０では、ＣＰＵ１０２が、ＲＯＭ１０６などに予め格納されている各種処理を実行するためのプログラムをＲＡＭ１０４などに展開して実行することで、画像形成装置ＭＦＰが制御される。
【０１０７】
ＲＡＭ１０４は、揮発性メモリであり、ワークメモリとして使用される。より具体的には、ＲＡＭ１０４には、実行されるプログラム自体に加えて、処理対象の画像データや各種変数データが一時的に格納される。ＥＥＰＲＯＭ１０８は、典型的には不揮発性の半導体メモリであり、画像形成装置ＭＦＰのＩＰアドレスやネットワークドメインなどを各種設定値を記憶する。ＨＤＤ１１０は、典型的には不揮発性の磁気メモリであり、画像処理装置から受信した印刷ジョブやスキャナ３によって取得した画像情報などを蓄積する。
【０１０８】
外部通信Ｉ／Ｆ１１２は、典型的にはイーサネット（登録商標）といった汎用的な通信プロトコルをサポートし、ネットワークＮＷを介してパーソナルコンピュータＰＣや他の画像形成装置との間でデータ通信を提供する。
【０１０９】
内部通信Ｉ／Ｆ１１４は、操作パネルなどと接続され、操作パネルに対するユーザ操作に応じた信号を受信して、ＣＰＵ１０２へ伝送するとともに、ＣＰＵ１０２からの命令に従って、操作パネルにメッセージなどを表示するために必要な信号を送信する。
【０１１０】
＜制御構造＞
図１９は、この発明の実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰの制御部１０における制御構造を示すブロック図である。
【０１１１】
図１９を参照して、制御部１０は、プリント対象の入力画像に応じた静電潜像を感光体（感光体ドラム４１）上に形成するために露光装置へ与える指令（露光指令）を出力する。より具体的には、制御部１０は、その制御構造として、前処理部１５２と、領域分離部１５４と、文字処理部１５６と、階調値判断部１５８と、スクリーン生成部１６０と、関数格納部１６２と、指令生成部１６６とを含む。
【０１１２】
画像再生の際には、再現モードがユーザ操作などによって制御部１０に与えられる。再現モードとは再現性の度合いの規定を指す。たとえば、写真モードや文字モードなどが挙げられ、写真モードでは再現性が高く、文字モードでは再現性が低く規定される。再現モードにはスクリーン角度とスクリーン線数とが対応付けられている。
【０１１３】
関数格納部１６２は、ＲＡＭ１０３、ＥＥＰＲＯＭ１０７、ＨＤＤ１０９（図１８）に含まれる所定の領域として提供される。その他の部位は、典型的に、ＣＰＵ１０１（図１８）がプログラムをＲＡＭ１０３（図１８）に展開し、各コマンドを実行することで提供される。関数格納部１６２には、たとえば上記式（３）で表わされた、スクリーンを生成するための関数１６３と、予め規定された、階調と関数１６３のパラメータαとの対応関係１６４と、再現モードとスクリーン角度およびスクリーン線数との対応関係１６５とが格納される。
【０１１４】
前処理部１５２は、プリント対象の入力画像に対して、色補正などの前処理を行なう。この前処理部１５２によって処理された入力画像は、領域分離部１５４へ出力される。
【０１１５】
領域分離部１５４は、前処理部１５２から受けた入力画像を文字領域と画像領域とに分離する。基本的に、文字領域は、中間階調として再現する必要がない部分であり、画像領域は、中間階調として再現する必要がある部分である。領域分離部１５４によって分離された文字領域の情報は、文字処理部１５６へ出力され、画像領域の情報は、階調値判断部１５８へ出力される。
【０１１６】
文字処理部１５６は、領域分離部１５４から受けた文字領域の情報に対して、輪郭強調処理などの文字に適した処理を行なう。そして、文字処理部１５６は、処理結果を指令生成部１６６へ出力する。
【０１１７】
階調値判断部１５８は、領域分離部１５４から受けた画像領域の情報に基づいて、所定単位領域ごとに再現すべき階調値を判断する。そして、階調値判断部１５８は、その判断結果をスクリーン生成部１６０へ出力する。
【０１１８】
スクリーン生成部１６０は、階調値判断部１５８から受けた判断結果である所定単位領域ごとの階調値に基づき、対応関係１６４，１６５を参照して、関数格納部１６２に格納されている関数１６３を用いてスクリーンを生成する。スクリーン生成部１６０での生成処理については後述する。なお、画像形成装置ＭＦＰの使用環境、使用頻度、劣化状況などに応じて画像形成プロセスが変化するので、スクリーン生成部１６０は、スクリーン生成の際に上記パラメータαに反映させてもよい。典型的には、画像形成装置ＭＦＰに図示しない感光体ドラム４１上に形成されるトナー像の濃度を検出するためのセンサが含まれる場合、スクリーン生成部１６０は、目的の濃度階調特性に対する、トナー像またはプリント出力における実際の濃度階調特性のずれも考慮してパラメータαを決定してもよい。
【０１１９】
スクリーン生成部１６０は、単位領域ごとに使用するスクリーンを生成して画像領域にマッピングする。そして、スクリーン生成部１６０は、マッピング結果を指令生成部１６６へ出力する。
【０１２０】
指令生成部１６６は、文字処理部１５６から受けた処理結果およびスクリーン生成部１６０から受けたマッピング結果を合成することで、入力画像に対応する露光指令を生成する。その際、入力画像のうちの画像領域については、画素ごとの階調値を参照する。そして、この露光指令は、画像書込部４３（図１）へ出力される。すなわち、この露光指令によって、生成されたスクリーンに従って画像形成処理が実行される。指令生成部１６６での露光指令を生成するための処理については後述する。
【０１２１】
＜スクリーンの生成処理＞
スクリーン生成部１６０でのスクリーン生成処理の一例について説明する。一例として、２５６階調の各階調に応じてスクリーンを生成する場合について説明する。
【０１２２】
関数１６３として上記式（３）で表わされた関数Ｆ３（ｘ，ｙ）を用いる場合、予め対応関係１６４として、階調値とパラメータαの値との対応関係が規定されている。対応関係１６４では、所定の階調値の範囲である階調帯ごとにパラメータαの値が対応付けられている。
【０１２３】
スクリーン生成部１６０は、関数格納部１６２に格納されている対応関係１６４を参照して階調値判断部１５８からの所定単位領域ごとの階調値より、所定単位領域ごとのパラメータαを特定する。さらに、スクリーン生成部１６０は、関数格納部１６２に格納されている対応関係１６５を参照して与えられた再現モードより、スクリーン角度θとスクリーン線数Ｌとを、それぞれθ１、Ｌ１と特定する。
【０１２４】
スクリーン角度θとスクリーン線数Ｌとは、図１１に表わされたように、それぞれ、空間座標（ｕ，ｖ）でｔａｎθ＝ｕ／ｖ、Ｌ＝（ｕ2＋ｖ2）0.5と定義される。そこで、スクリーン生成部１６０は、それぞれの定義式にθ１、Ｌ１を代入することで、空間座標（ｕ，ｖ）の値を得る。
【０１２５】
スクリーン生成部１６０は、特定されたαと算出された空間座標（ｕ，ｖ）の値とを上記式（３）である関数格納部１６２に格納されている関数１６３に代入することで、当該単位領域の階調に対応した関数Ｆ３（ｘ，ｙ）で表わされるスクリーンを生成する。そして、当該単位領域に対して生成した関数Ｆ３（ｘ，ｙ）で表わされるスクリーンをマッピングして、その結果を指令生成部１６６へ出力する。
【０１２６】
このとき、上述の検証より、スクリーン生成部１６０は、式（３）で表わされた関数Ｆ３（ｘ，ｙ）でスクリーンを生成し、式（４）により２つの周期関数のそれぞれが表わすラインの交点位置を画素の中心位置からずらしてマッピングする。より好ましくは、生成されたスクリーンがドットパターンを含む場合に画素の中心位置からずらしてマッピング、ラインパターンを含む場合には画素の中心位置に一致させてマッピングする。
【０１２７】
＜露光指令の生成処理＞
画像形成装置ＭＦＰにはパルス幅変調方式の露光装置が搭載されているため、露光指令は、画素ごとの露光に用いられる光をオン／オフ時間を制御するための指令である。指令生成部１６６は画素ごとに露光に用いられる光をオン／オフ時間を決定して、画素ごとのオン／オフ時間を表わした露光指令を生成する。
【０１２８】
指令生成部１６６はスクリーンがマッピングされた領域、つまり画像領域については、関数Ｆ３（ｘ，ｙ）で表わされるスクリーンの値と入力画像の階調値とを画素ごとに比較し、当該画素について露光に用いられる光のオン／オフまたはオン／オフ時間を決定する。
【０１２９】
決定方法の一つの具体例として、指令生成部１６６は、座標（ｘ，ｙ）で表わされる画素についての入力画像の階調値Ｇ（ｘ，ｙ）、スクリーンの値Ｆ３（ｘ，ｙ）について、スクリーンの値の方が入力画像の階調値よりも大なる場合（Ｆ３（ｘ，ｙ）＞Ｇ（ｘ，ｙ））には露光に用いられる光をオンし、スクリーンの値の方が入力画像の階調値よりも小なる場合（Ｆ３（ｘ，ｙ）＜Ｇ（ｘ，ｙ））には露光に用いられる光をオフすると決定する。これにより、スクリーンの値の方が入力画像の階調値よりも大である画素にはトナーが付着し、スクリーンの値の方が入力画像の階調値よりも小なる画素にはトナーが付着しない。
【０１３０】
また、他の例として、指令生成部１６６は、予め、入力画像の階調値とスクリーンの値との差分を変数とした所定の関数Ｈ（Ｇ（ｘ，ｙ）−Ｆ３（ｘ，ｙ））で露光に用いられる光のオン時間を規定しておき、画素ごとに、入力画像の階調値とスクリーンの値との差分を上記関数Ｈに代入することで露光に用いられる光のオン時間を決定してもよい。
【０１３１】
＜処理手順＞
図２０は、この発明の実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰにおける画像形成処理の手順を示すフローチャートである。図２１は、この発明の実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰにおけるスクリーンの生成を示すフローチャートである。図２２は、この発明の実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰにおける露光指令の生成手順を示すフローチャートである。これらのフローチャートは、代表的に、制御部１０のＣＰＵ１０２（図１８）が予め格納されたプログラムを読込んで実行することで提供される。
【０１３２】
図２０を参照して、まず、ＣＰＵ１０２は、画像形成処理の開始が指示されたか否かを判断する（ステップＳ１００）。画像形成処理の開始が指示されていない場合（ステップＳ１００においてＮＯの場合）には、ＣＰＵ１０２は、ステップＳ１００の処理を繰返す。
【０１３３】
画像形成処理の開始が指示された場合（ステップＳ１００においてＹＥＳの場合）には、ＣＰＵ１０２は、入力画像を受付ける（ステップＳ１０２）。具体的には、ＣＰＵ１０２は、スキャナ３（図１）へ制御指令を与えて、原稿のスキャンを実行させる。あるいは、ＣＰＵ１０２は、ＨＤＤ１１０などから指定された画像データを読出す。
【０１３４】
続いて、ＣＰＵ１０２は、受付けた入力画像に対して前処理を実行し（ステップＳ１０４）、さらに、前処理後の入力画像を文字領域と画像領域とに分離する（ステップＳ１０６）。その後、ＣＰＵ１０２は、ステップＳ１０６において分離した文字領域について、必要な処理を行なう（ステップＳ１０８）。
【０１３５】
並行して、ＣＰＵ１０２は、ステップＳ１０６において分離した画像領域について、所定単位領域ごとに再現すべき階調値を判断し（ステップＳ１１０）、この判断結果に基づいて、各単位領域に用いるべきスクリーンを生成する（ステップＳ１１２）。
【０１３６】
ＣＰＵ１０２は、ステップＳ１０８において出力された処理結果と、ステップＳ１１２において生成されたスクリーンおよび画像領域の画素値とに基づいて、入力画像に対応する露光指令を生成し（ステップＳ１１４）、その生成した露光指令を画像書込部４３へ出力する（ステップＳ１１６）。すると、プリントエンジン４が、その露光指令に基づく、画像形成処理を実行する。そして、処理は終了する。
【０１３７】
次に、図２１を参照して、本実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰにおけるスクリーンセットの生成処理（ステップＳ１１２）について説明する。
【０１３８】
図２１を参照して、まず、ＣＰＵ１０２は、予め記憶されている再現モードとスクリーン角度およびスクリーン線数との対応関係を参照して、与えられた再現モードに対応付けられている値を、この処理に用いるスクリーン角度θ１およびスクリーン線数Ｌ１として特定する（ステップＳ２００）。続いて、ＣＰＵ１０２は、ｔａｎθ＝ｕ／ｖ、Ｌ＝（ｕ2＋ｖ2）0.5で表わされる、スクリーン角度θおよびスクリーン線数Ｌと空間座標（ｕ，ｖ）との関係式に特定されたスクリーン角度θ１およびスクリーン線数Ｌ１を代入することで、スクリーンを生成するための用いる関数Ｆ３の空間座標（ｕ，ｖ）を特定する（ステップＳ２０２）。
【０１３９】
次に、ＣＰＵ１０２は、処理対象の単位領域について、予め記憶されている階調とスクリーンを生成するための用いる関数のパラメータαとの対応関係を参照して、上記ステップＳ１１０で判断された当該領域の階調値に対応付けられている値を、当該領域に対応したスクリーンの生成のための関数Ｆ３に用いられるパラメータαとして特定し、該関数Ｆ３を用いてスクリーンを生成する（ステップＳ２０４）。
【０１４０】
ここで、ＣＰＵ１０２は、生成されたスクリーンがドットパターンを含むものであるのかラインパターンを含むものであるのかを判断する。ラインパターンを含むものである場合には（ステップＳ２０８でＮＯ）、ＣＰＵ１０２は、図１６のステップＳ２０８と同様に、２つの周期関数のそれぞれが表わすラインの交点位置を画素の中心位置に一致させてマッピングする（ステップＳ２１０）。
【０１４１】
生成するスクリーンがドットパターンを含むものである場合には（ステップＳ２０８でＹＥＳ）、ＣＰＵ１０２は、該スクリーンを、２つの周期関数のそれぞれが表わすラインの交点位置を画素の中心位置から（△ｘ，△ｙ）だけずらしてマッピングする（ステップＳ２１２）。
【０１４２】
そして、ＣＰＵ１０２は、マッピングの結果を出力してスクリーンセットの生成処理を終了し、処理をステップＳ１１４の露光指令の生成処理に移行する。
【０１４３】
次に、図２２を参照して、本実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰにおける露光指令の生成処理（ステップＳ１１４）について説明する。図２２では、上述の前者の方法で露光に用いられる光のオン／オフを決定するものとする。
【０１４４】
図２２を参照して、まず、ＣＰＵ１０２は、ステップＳ１０８での処理結果である文字領域についての処理結果と、ステップＳ２０８での画像領域についてのスクリーンのマッピング結果とを合成する（ステップＳ３００）。そして、ＣＰＵ１０２は、合成後の、入力画像の全範囲について、画素ごとに、露光に用いられる光のオン／オフを決定することで、それを指示するための露光指令を生成する。
【０１４５】
すなわち、ＣＰＵ１０２は、処理対象の画素が画像領域に属する画素である場合（ステップＳ３０２でＹＥＳ）、当該画素の属する単位領域にマッピングされたスクリーンの値Ｆ３（ｘ，ｙ）と当該画素の階調値Ｇ（ｘ，ｙ）とを比較する。その結果、スクリーンの値Ｆ３（ｘ，ｙ）の方が階調値Ｇ（ｘ，ｙ）よりも大なる場合には（ステップＳ３０４でＹＥＳ）、ＣＰＵ１０２は、その画素の露光を「オン」とする（ステップＳ３０６）。そうでないときには（ステップＳ３０４でＮＯ）、ＣＰＵ１０２は、その画素の露光を「オフ」とする（ステップＳ３０８）。
【０１４６】
処理対象の画素が画像領域に属する画素でない場合、つまり文字領域に属する画素であって、文字部分を構成するものである場合（ステップＳ３０２でＮＯ、かつステップＳ３１０でＹＥＳ）、ＣＰＵ１０２は、その画素の露光を「オン」とする（ステップＳ３１２）。文字部分を構成しないものである場合（ステップＳ３０２でＮＯ、かつステップＳ３１０でＮＯ）、ＣＰＵ１０２は、その画素の露光を「オフ」とする（ステップＳ３１４）。
【０１４７】
ＣＰＵ１０２は、ステップＳ３０２〜Ｓ３１４の露光に用いられる光のオン／オフを決定する処理を入力画像のすべての画素について実行する。ＣＰＵ１０２は、すべての画素についてオン／オフを決定すると（ステップＳ３１６でＹＥＳ）、画素ごとに露光に用いられる光のオン／オフを記述した指令を生成する（ステップＳ３１８）。そして、ＣＰＵ１０２はスクリーンセットの生成処理を終了し、処理をステップＳ１１６に戻す。
【０１４８】
＜作用効果＞
この発明の実施の形態によれば、それぞれ周期関数で表わされる２つのスクリーンを重ね合わせることで１つのスクリーンを生成するための関数を記憶しておき、画像領域の階調に応じて重ね合わせの比率を決定して当該階調に応じたスクリーンが生成される。そして、そのスクリーンを用いて中間階調が再現される。そのため、画像領域の階調に応じて容易にパターンを切り替えることで中間階調を安定して再現することができると同時に、プリント結果における粒状性を向上させることができる。
【０１４９】
さらに、生成されたスクリーンが、２つの周期関数のそれぞれが表わすラインの交点位置を画素の中心位置からずらしてマッピングされる。そして、そのようにマッピングされたスクリーンを用いて中間階調が再現される。より好ましくは、生成されたスクリーンがラインパターンを含む場合には上のようにずらさずにマッピングされ、ドットパターンを含む場合には上のようにずらしてマッピングされる。
【０１５０】
これにより、再現される階調値を、入力画像の階調値の変化に応じて多段階で変化させることができる。そのため、中間階調を安定して再現することができる。特に、シャドウ部における階調再現性を向上させることができる。
【０１５１】
さらに、実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰでの処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを提供することもできる。このようなプログラムは、コンピュータに付属するフレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk-Read Only Memory）、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびメモリカードなどのコンピュータ読取り可能な記録媒体にて記録させて、プログラム製品として提供することもできる。あるいは、コンピュータに内蔵するハードディスクなどの記録媒体にて記録させて、プログラムを提供することもできる。また、ネットワークを介したダウンロードによって、プログラムを提供することもできる。
【０１５２】
なお、本発明にかかるプログラムは、コンピュータのオペレーティングシステム（ＯＳ）の一部として提供されるプログラムモジュールのうち、必要なモジュールを所定の配列で所定のタイミングで呼出して処理を実行させるものであってもよい。その場合、プログラム自体には上記モジュールが含まれずＯＳと協働して処理が実行される。このようなモジュールを含まないプログラムも、本発明にかかるプログラムに含まれ得る。
【０１５３】
また、本発明にかかるプログラムは他のプログラムの一部に組込まれて提供されるものであってもよい。その場合にも、プログラム自体には上記他のプログラムに含まれるモジュールが含まれず、他のプログラムと協働して処理が実行される。このような他のプログラムに組込まれたプログラムも、本発明にかかるプログラムに含まれ得る。
【０１５４】
提供されるプログラム製品は、ハードディスクなどのプログラム格納部にインストールされて実行される。なお、プログラム製品は、プログラム自体と、プログラムが記録された記録媒体とを含む。
【０１５５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１５６】
２ 自動原稿搬送部、３ スキャナ、４ プリントエンジン、５ 給紙部、１０ 制御部、２１ 原稿給紙台、２２，５２，５３，５４ 送出ローラ、２３ レジストローラ、２４ 搬送ドラム、２５ 排紙台、２６ 手差給紙部、３１ 第１ミラーユニット、３２ 第２ミラーユニット、３３ 結像レンズ、３４ 撮像素子、３５ プラテンガラス、４１ 感光体ドラム、４２ 帯電器、４３ 画像書込部、４４ 現像部、４５ 転写器、４６ 除電器、４７ 定着装置、４８ クリーニング部、５１ タイミングローラ、５５ 搬送ローラ、５７ トレイ、１０３，１０４ ＲＡＭ、１０６，１０７，１０８ ＲＯＭ、１１２ 外部通信Ｉ／Ｆ、１１４ 内部通信Ｉ／Ｆ、１１６ 内部バス、１５２ 前処理部、１５４ 領域分離部、１５６ 文字処理部、１５８ 階調値判断部、１６０ スクリーン生成部、１６２ 関数格納部、１６３ 関数、１６４，１６５ 対応関係、１６６ 指令生成部、３１１，３５１ 光源、３１２，３２１，３５２，３５３ ミラー、４３１ レーザ発光器、４７１ 加熱ローラ、４７２ 加圧ローラ。
【技術分野】
【０００１】
この発明は画像形成装置および画像形成方法に関し、特に、中間階調をより安定して再現することのできる画像形成装置および画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、コピー機、プリンタ、ファクシミリ、複合機などの画像形成装置においては、紙媒体へ画像を形成するプロセスとして電子写真方式が採用されている。この電子写真方式では、露光装置を用いて感光体上（典型的には、感光体ドラムや感光体ベルト）に静電潜像を形成し、続いて、この静電潜像を現像することで画像が作られる。
【０００３】
近年、電子写真方式に対する高画質化への要望が高まっている。たとえば、露光装置の改良により、静電潜像の解像度が２４００ｄｐｉ（dot per inch）までも向上している。
【０００４】
一方で、このような解像度の向上とともに、プロセスの安定性の向上についても要望が高まっている。すなわち、解像度の向上とプロセスの安定性とは相反すると言われており、解像度を高めつつ、安定性を維持することが重要な技術的課題となっている。このようなプロセスの安定性は、中間階調の仕上がりに影響を与える。
【０００５】
一般的に、電子写真方式の画像形成装置では、網点（ハーフトーン）手法を用いて、中間階調が再現される。このハーフトーン手法では、小さな点からなるパターン（ドットパターン）や細い線からなるパターン（ラインパターン）を用いて、その単位面積あたりの着色量（典型的には、トナー付着量）を制御することで、目的とする階調値を再現する。この単位面積あたりの着色量の制御では、複数の階調値にそれぞれ対応付けた複数のスクリーンを予め用意しておき、再現すべき濃度に応じてスクリーンが選択される。一般的なスクリーンは、着色すべき「付着領域」と着色すべきではない「非付着領域」とを所定周期で規則的に配置したものが用いられる。
【０００６】
ここで、特開平５−３００３７８号公報（特許文献１）には、網点（ハーフトーン）手法において周期関数を用いてスクリーンを形成し、発生させたしきい値と該周期関数とに基づいてスクエアドットパターンとチェーンドットパターンとを切り替えて目的とする階調値を再現する手法が開示され、該しきい値を効率よく発生させる技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−３００３７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一方、電子写真方式においては、図８、９に示されたように、その特性上、極細線や小さな隙間を作像することが不得意である。そのため、１種類のパターンのみ用いるとそのような画像の再現性が落ちる場合がある。
【０００９】
図８および図９は、電子写真方式における画像再現性が悪化する状況を模式的に示した図である。なお、図８および図９には、トナー像を定着させた記録紙の断面図を模式的に示すが、そのサイズについては、実際のものとは必ずしも一致していない。
【００１０】
図８に示すように、主走査方向もしくは副走査方向に所定幅をもつ線状のトナー像を考える。トナー像を形成するための潜像がある程度の幅を有する場合には、潜像と現像ローラとの間の電界は、エッジ効果により電気力線の回り込みが生じても一定方向の電界となるため、トナー像はある程度安定して形成される。そのため、電荷を有するトナーの現像に際して、安定した現像を実行できる。しかし、潜像の有する幅が小さい場合は、現像領域に対してエッジ効果による電気力線の回り込みが顕著になり、電界の方向が安定しない傾向がある。そのため、狭い領域にトナーを安定して付着させることが困難となる。また定着においては、トナー像がある程度広い幅を有する場合には、トナーが一体化するため、記録紙に安定的に定着し得る。これに対して、トナー像が細い場合には、トナーの拡散などによって、記録紙に安定して定着できない場合がある。この場合には、線が「切れた」状態に見えたり、線が全く再現できなくなったりする。
【００１１】
また、図９に示すように、主走査方向もしくは副走査方向に所定幅の隙間（トナーが存在すべきではない部分）をもつトナー像を考える。トナー像の隙間がある程度広い幅を有する場合には、隣接するトナーからの影響を受けたとしても、その隙間を維持することができる。これに対して、隙間が狭い場合には、隣接するトナーの拡散などによって、隙間が埋まってしまう場合がある。
【００１２】
上記の問題については、単に周期関数を用いてパターンを形成したり、パターンの切替を行なったりするだけでは解決できない。
【００１３】
さらに、特許文献１に開示されているように、再生すべき画像の濃度に応じて用いるパターンを切り替える場合、特に、シャドウ部と言われる濃度の濃い部分での階調再現が悪くなるという問題がある。
【００１４】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、容易なパターンの切り替えによって中間階調の再現性、特にシャドウ部における階調の再現性を向上させることができる画像形成装置および画像形成方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明のある局面に従うと、画像形成装置は、複数の階調値にそれぞれ対応する複数のスクリーンにより記録紙上にトナー画像を形成する電子写真方式の画像形成装置であって、複数のスクリーンの各々は、トナーを付着するべき領域である第１の領域とトナーを付着するべきでない領域である第２の領域とが定められたパターンを含み、スクリーンを形成するための関数であって、空間周波数の異なる第１の周期関数と第２の周期関数との組み合わせである関数を記憶するための記憶手段と、所定の階調値の前後でパターンを異なるパターンに切り替えるとともに、切替後のパターンとして、隣接する第１の領域間の距離が、しきい値を境に階調値が高い側の方が低い側に比べて大きくなるように、入力画像の階調値に応じて関数を取得するための取得手段と、取得された関数に従って用いるスクリーンを生成するためのスクリーン生成手段と、生成されたスクリーンを、トナー画像を形成する領域のうちの対応する領域にマッピングするマッピング手段と、トナー画像を形成する領域ごとに、マッピングされたスクリーンを用いて画像形成を実行するための作像手段とを備え、マッピング手段は、スクリーンに含まれるパターンにおける、第１の周期関数で表わされるラインと第２の周期関数で表わされるラインとの交点で表わされる位置を、トナー画像を形成する領域の画素の中心位置からずれるようにトナー画像を形成する領域にスクリーンをマッピングする。
【００１６】
好ましくは、所定の階調値の前後で切り替えるパターンは、ドットパターンからラインパターン、またはラインパターンからドットパターンである。
【００１７】
好ましくは、マッピング手段は、スクリーンに含まれるパターンにおける、第１の周期関数で表わされるラインと第２の周期関数で表わされるラインとの交点で表わされる位置を、対応する画素の中心から１画素内でずれるようにトナー画像を形成する領域にスクリーンをマッピングする。
【００１８】
好ましくは、取得手段は、空間周波数により、パターンにおいて隣接する第１の領域間の距離を制御する。
【００１９】
好ましくは、上記関数は、記録紙上の位置ごとにトナー付着の優先度を規定する。
好ましくは、取得手段は、入力画像の階調値に応じて、第１の周期関数と第２の周期関数との組み合わせる比率を定義する係数を決定して係数に基づく関数を取得する。
【００２０】
本発明の他の局面に従うと、画像形成方法は複数の階調値にそれぞれ対応する複数のスクリーンにより記録紙上にトナー画像を形成する電子写真方式の画像形成方法であって、複数のスクリーンの各々は、トナーを付着するべき領域である第１の領域とトナーを付着するべきでない領域である第２の領域とが定められたパターンを含み、所定の階調値の前後でパターンを異なるパターンに切り替えるとともに、切替後のパターンとして、隣接する第１の領域間の距離が、しきい値を境に階調値が高い側の方が低い側に比べて大きくなるように、入力画像の階調値に応じて、スクリーンを形成するための関数であって、空間周波数の異なる第１の周期関数と第２の周期関数との組み合わせである関数を記憶する記憶装置から、前記定義に基づく関数を取得するステップと、取得された関数に従って用いるスクリーンを生成するステップと、生成されたスクリーンを、トナー画像を形成する領域のうちの対応する領域にマッピングするステップと、マッピングされたスクリーンを用いて画像形成を実行するステップとを備え、スクリーンをマッピングするステップでは、スクリーンに含まれるパターンにおける、第１の周期関数で表わされるラインと第２の周期関数で表わされるラインとの交点で表わされる位置を、トナー画像を形成する領域の画素の中心位置からずれるようにトナー画像を形成する領域にスクリーンをマッピングする。
【発明の効果】
【００２１】
この発明によると、容易なパターンの切り替えによって中間階調の再現性、特にシャドウ部における階調の再現性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の実施の形態に従う画像形成装置の概略構成図である。
【図２】ドットスクリーンにおける配置パターンの一例を示す図である。
【図３】ドットスクリーンにおける配置パターンの別の一例を示す図である。
【図４】ラインスクリーンにおける配置パターンの一例を示す図である。
【図５】ラインスクリーンにおける配置パターンの別の一例を示す図である。
【図６】ドットスクリーンとラインスクリーンとの複合スクリーン群における配置パターンの一例を示す図である。
【図７】ドットスクリーンとラインスクリーンとの複合スクリーン群における配置パターンの別の一例を示す図である。
【図８】電子写真方式における画像再現性が悪化する状況を模式的に示した図である。
【図９】電子写真方式における画像再現性が悪化する状況を模式的に示した図である。
【図１０】実施の形態に従うスクリーンセットにおけるパターン変化の一例を示す図である。
【図１１】パターンに従ってトナー画像を形成するための用いられる関数について、周波数空間における座標と当該パターンで表わされる画像との関係を示す図である。
【図１２】スクリーンを生成するための関数において空間座標（ｕ，ｖ）とパラメータαの値とを変化させた場合の、生成されるスクリーンの出力例を示す図である。
【図１３】実施の形態に従う画像形成装置で、生成されたスクリーンを２つの周期関数のそれぞれが表わすラインの交点位置を画素の中心位置と一致させてマッピングした場合と、（△ｘ，△ｙ）だけずらしてマッピングした場合との、入力画像の階調値に対する再現された階調値の関係を示した図である。
【図１４】３画素×３画素のマトリクス画像の具体例を示す図である。
【図１５】スクリーンを、２つの周期関数のそれぞれが表わすラインの交点位置が画素の中心位置と一致するようにマッピングして再現した場合の白抜きドット成長のイメージを表わした図、およびその二値化処理の結果を表わした図である。
【図１６】スクリーンを、２つの周期関数のそれぞれが表わすラインの交点位置を画素の中心位置から（△ｘ，△ｙ）だけずらしてマッピングして再現した場合の白抜きドット成長のイメージを表わした図、およびその二値化処理の結果を表わした図である。
【図１７】関数Ｆ３（ｘ，ｙ）の２つの周期関数のそれぞれが表わすラインの交点位置を、画素の中心位置に一致させてマッピングした場合の再現例、およびずらしてマッピングした場合の再現例を示す図である。
【図１８】この発明の実施の形態に従う画像形成装置内の制御部のハードウェア構成を示す模式図である。
【図１９】この発明の実施の形態に従う画像形成装置の制御部における制御構造を示すブロック図である。
【図２０】この発明の実施の形態に従う画像形成装置における画像形成処理の手順を示すフローチャートである。
【図２１】この発明の実施の形態に従う画像形成装置におけるスクリーンの生成を示すフローチャートである。
【図２２】この発明の実施の形態に従う画像形成装置における露光指令の生成手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。
【００２４】
＜画像形成装置の構成＞
本発明は、電子写真方式の画像形成装置であればどのような装置にも適用できるものであり、具体的には、コピー機、レーザプリンタ、ファクシミリ、複合機（Multi Function Peripheral）などに適用される。以下では、本発明に係る画像形成装置の典型例として、複写機能、プリント機能、ファクシミリ機能、およびスキャナ機能といった複数の機能を搭載した複合機について説明する。
【００２５】
図１は、この発明の実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰの概略構成図である。図１を参照して、画像形成装置ＭＦＰは、自動原稿搬送部２と、スキャナ３と、プリントエンジン４と、給紙部５とを含む。
【００２６】
自動原稿搬送部２は、原稿の連続的なスキャンを行なうためのものであり、原稿給紙台２１と、送出ローラ２２と、レジストローラ２３と、搬送ドラム２４と、排紙台２５とを含む。スキャン対象の原稿は、原稿給紙台２１上に載置され、送出ローラ２２の作動により一枚ずつ送り出される。そして、この送り出された原稿は、レジストローラ２３により一旦停止されて先端が整えられた後に、搬送ドラム２４へ搬送される。さらに、この原稿は、搬送ドラム２４のドラム面と一体に回転し、その過程において後述するスキャナ３により画像面がスキャンされる。その後、原稿は、搬送ドラム２４のドラム面を略半周した位置においてドラム面から分離されて排紙台２５へ排出される。
【００２７】
スキャナ３は、第１ミラーユニット３１と、第２ミラーユニット３２と、結像レンズ３３と、撮像素子３４と、プラテンガラス３５とを含む。第１ミラーユニット３１は、光源３１１とミラー３１２とを含み、搬送ドラム２４の直下の位置において、通過する原稿に向けて光源３１１から光を照射する。この光源３１１から照射された光のうち、原稿によって反射した光は、第２ミラーユニット３２へ入射する。第２ミラーユニット３２は、原稿の移動方向に直交する向きに沿って配置されたミラー３２１および３２２を含み、第１ミラーユニット３１からの反射光は、ミラー３２１および３２２で順次反射されて結像レンズ３３へ導かれる。結像レンズ３３は、この反射光をライン状の撮像素子３４に結像する。
【００２８】
画像形成装置ＭＦＰでは、プラテンガラス３５に載置された原稿から画像情報を取得することも可能である。この場合には、可動式の光源３５１およびミラー３５２が原稿の画像面をスキャンする。このスキャンに伴って、光源３５１から与えられた光は、原稿の移動方向に直交する向きに沿って配置されたミラー３５３および３５４で順次反射されて結像レンズ３３へ導かれる。
【００２９】
撮像素子３４は、受光した反射光を電気信号に変換して、後述する制御部１０へ出力する。スキャナ３によって取得された原稿の画像情報、すなわち撮像素子３４から出力される電気信号は、制御部１０にて各種の画像処理が行なわれる。
【００３０】
プリントエンジン４は、電子写真方式の画像形成プロセスの一例として、単色のプリント出力が可能である。すなわち、プリントエンジン４は、画像形成処理を実行する作像部に相当する。具体的には、プリントエンジン４は、感光体ドラム４１と、帯電器４２と、画像書込部４３と、現像部４４と、転写器４５と、除電器４６と、定着装置４７と、クリーニング部４８とを含む。ユーザ操作などによって、画像形成処理（プリント処理）の開始が指示されると、画像書込部４３は、プリント対象の画像データに基づいてポリゴンミラー（図示しない）を回転作動させることで、レーザ発光器４３１から照射されるレーザビームを、感光体ドラム４１の軸方向に対する主走査露光として照射する。同時に、感光体ドラム４１自身の回転による副走査も行なわれる。このレーザビームの照射前に、感光体ドラム４１には、帯電器４２によって所定電位が付与されている。感光体ドラム４１は、この電位により一様に帯電されている。なお、感光体ドラム４１を帯電する構成としては、図１に示すローラ帯電方式に代えてコロナ放電方式を採用してもよい。このコロナ放電方式では、所定電位を発生するチャージャーと、チャージャーと電気的に接続されたグリッドメッシュ、ブレード、ブラシなどとを用いて、感光体ドラム４１を帯電する。
【００３１】
感光体ドラム４１の感光層には、主走査露光および副走査露光によって、原稿画像の静電潜像が形成される。なお、露光装置としては、ポリゴンミラーを用いてレーザ発光器４３１からのレーザ光を制御する構成に代えて、感光体ドラム４１の軸方向に沿って配置した複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）の発光量を制御する構成を採用してもよい。また、像担持体としては、図１に示すローラ状の感光体ドラム４１に代えて、後述するようなベルト形状の感光体を採用してもよい。
【００３２】
現像部４４は、この感光体ドラム４１上に形成された静電潜像を反転現像してトナー像を生成する。一例として、現像部４４は、２成分現像方式に従ってトナー像を生成する。すなわち、現像部４４内には、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤が蓄えられており、これらのトナーとキャリアとは、攪拌スクリューによって攪拌されることで摩擦荷電された現像剤となる。そして、この現像剤が供給スクリューによって現像ローラに供給される。さらに、現像剤は、現像ローラの回転により感光体ドラム４１上の現像領域に近接した位置へと搬送されると、現像ローラの電位と感光体ドラム４１上に形成されている静電潜像の有する電位との間に生じる電界を受けて、感光体ドラム４１へ移動する。その結果、感光体ドラム４１上の静電潜像がトナー像として現像される。なお、現像部４４としては、上述の２成分現像方式に代えて、１成分現像方式もしくはハイブリッド現像方式を採用してもよい。
【００３３】
上述の現像部４４における動作と並行して、記録紙を収容する給紙部５の給紙カセットにそれぞれ対応する送出ローラ５２，５３，５４および手差給紙部２６のうち、画像形成に用いられるべき記録紙に対応する部位が作動して記録紙を供給する。この供給された記録紙は、搬送ローラ５５および５６ならびにタイミングローラ５１によって搬送され、感光体ドラム４１上に形成されたトナー像に同期するように、感光体ドラム４１に給紙される。
【００３４】
転写器４５は、感光体ドラム４１に反対極性の電圧を印加することで、感光体ドラム４１上に形成されたトナー像を記録紙に転写する。そして、除電器４６は、トナー像が転写された記録紙を除電することで、記録紙を感光体ドラム４１から分離させる。その後、トナー像が転写された記録紙は定着装置４７へ搬送される。なお、転写器４５としては、図１に示すような転写ローラを用いた転写方式に代えて、転写チャージャーまたは転写ベルトを用いた転写方式を採用してもよい。あるいは、感光体ドラム４１から記録紙へトナー像を直接転写する直接転写方式に代えて、感光体ドラム４１と記録紙との間に、転写ローラ、転写ベルトといった中間転写体を配置して、２段階以上のプロセスによって転写を行なうようにしてもよい。
【００３５】
定着装置４７は、加熱ローラ４７１と加圧ローラ４７２とを含む。加熱ローラ４７１は、記録紙を加熱することで、その上に転写されたトナーを溶融するとともに、加熱ローラ４７１と加圧ローラ４７２との間の圧縮力により、溶融したトナーが記録紙上に定着される。そして、記録紙はトレイ５７に排出される。なお、定着装置４７としては、図１に示すような定着ローラを用いた定着方式に代えて、定着ベルトなど用いた定着方式、もしくは非接触の定着方式を採用してもよい。
【００３６】
一方、記録紙が分離された感光体ドラム４１では、その残留電位が除去された後、クリーニング部４８によって残留トナーが除去および清掃される。そして、次の画像形成処理が実行される。クリーニング部４８は、一例として、クリーニングブレード、クリーニングブラシ、クリーニングローラ、またはこれらの組み合わせにより、残留トナーを除去および清掃する。あるいは、クリーニング部４８に代えて、現像部４４を用いて残留トナーを回収するクリーナーレス方式を採用してもよい。
【００３７】
＜中間階調の再現処理＞
次に、電子写真方式の画像形成プロセスにおける中間階調の再現処理について説明する。上述したように、電子写真方式における画像形成プロセスでは、レーザビームなどを用いて、一様に帯電させた感光体の表面を再現すべき画像に応じて露光させることで、感光体上に静電潜像を形成し、さらに、この形成された静電潜像を現像部によってトナー像として現像する。すなわち、電子写真方式では、感光体の表面上でトナー像とすべき部分か否かを制御するのみであり、各部分の着色量（すなわち、トナー付着量）を連続的に制御することはできない。そこで、電子写真方式における中間階調は、網点（ハーフトーン）手法を用いて、単位面積あたりのトナーを付着すべき面積の比率（以下「面積率」とも称す。）を制御することで再現される。すなわち、小さな点や線からなる露光パターンに従って、露光装置による単位面積あたりの露光量を制御することで中間階調が再現される。一般的に、露光装置では、露光に用いられる光をオン／オフ時間を制御する、いわゆるパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）方式が採用されているため、本実施の形態においても、このパルス幅変調方式の露光装置を用いる構成について例示する。このパルス幅変調方式では、画像の濃度が低い（低階調値の）部分については発光時間の比率を相対的に短くし、画像の濃度が高い（高階調値の）部分については発光時間の比率を相対的に長くする。
【００３８】
より具体的には、本実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰでは、いわゆるスクリーン技術を用いて中間階調を再現する。スクリーン技術では、複数の階調値にそれぞれ対応付けて複数の網点化画像（スクリーン）が生成され、入力画像に含まれる中間階調を有する単位領域毎にスクリーンに従って感光体の表面に対する露光パターンが制御される。すなわち、本実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰは、複数の階調値にそれぞれ対応するスクリーンを生成して、そのスクリーンで表わされるパターンに従って記録紙上にトナー画像を形成する。写真などを高精度で再現するためには、多数の階調値を再現可能にする必要があるため、目的とし得る階調値に相当するパターンを表わすスクリーンが生成される。このようなパターンとしては、一般的には、「ドットスパターン」または「ラインパターン」が採用される。パターンを表わすスクリーンを生成する際、本実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰでは周期関数を用いる。
【００３９】
図２および図３は、ドットスクリーンにおける配置パターンの一例を示す図であり、図４および図５は、ラインスクリーンにおける配置パターンの一例を示す図である。図２〜図５に示すように、各スクリーンは、着色すべき（トナーを付着すべき）領域である「第１領域（トナー付着領域）」と、着色すべきではない（トナーを付着すべきではない）領域である「第２領域（トナー非付着領域）」とにより定義された２値化パターンを有している。なお、図２〜図５では、第１領域（トナー付着領域）を「黒」で表現し、第２領域（トナー非付着領域）を「白」で表現しており、以下の図においても同様の表現方法を採用する。
【００４０】
図２〜図５に示すように、複数のスクリーンの各々は、トナー付着の制御対象となる画素で構成される第１領域（または、トナー付着領域）と、トナー付着の制御対象でない画素で構成される第２領域（または、トナー非付着領域）とが定められたパターンを含む。以下の説明において、「第１領域」はトナーを付着させるための制御の対象となる画素または画素の集合体に対応し、「第２領域」はそれ以外の領域、すなわち、トナーを付着させるための制御の対象ではない画素または画素の集合体に対応する。
【００４１】
なお、以下の説明では、第１領域（または、トナー付着領域）を単に「付着領域」と称し、第２領域（または、トナー非付着領域）を単に「非付着領域」と称する。
【００４２】
図２および図３に示すように、「ドットスクリーン」は、典型的には、付着領域をマトリックス状に配置し、それ以外の部分を非付着領域として配置したパターンを有する。図４および図５に示すように、一方、「ラインスクリーン」は、所定方向に延びる付着領域と非付着領域とを交互に線状に配置したパターンをもつ。
【００４３】
このとき、プリント結果における粒状性(ざらつき)の少ない緻密な画像を再現するためには、スクリーン切替によって空間周波数を大きく変化させないことが好ましい。そのため、ドットスクリーンにおいて再現する濃度の階調値を増加させる場合には、図２に示すように、元のドットの周囲に他のドットを追加配置して集合させる方法、もしくは、図３に示すように、分散させてドットの配置数を増加させる方法が採用される。このように、ドットスクリーンは、階調値の増加に伴って付着領域が所定の規則（ドットの集合体の拡大、または、分散したドット数の増大）に従って拡大するパターン変化を有する。
【００４４】
また、ラインスクリーンにおいて再現する濃度の階調値を増加させる場合には、図４に示すように、元のラインの中心位置を維持したまま、そのライン幅を広くする方法、もしくは、図５に示すように、ラインの配置数を分散させて増加させる方法が採用される。このように、ラインスクリーンでは、階調値の増加に伴って付着領域が所定の規則（ライン幅の拡大、または、分散したラインの配置数の増大）に従って拡大するパターン変化を有する。
【００４５】
さらに、上述のドットスクリーンとラインスクリーンとを複合したスクリーン群が採用される場合もある。図６および図７は、ドットスクリーンとラインスクリーンとの複合スクリーン群における配置パターンの一例を示す図である。
【００４６】
図６には、低階調側では、図２に示すドットスクリーンに類似したパターン変化を示す一方で、高階調側では、図４に示すラインスクリーンに類似したパターン変化を示すスクリーン群の例を示す。すなわち、図６に示すスクリーン群では、低階調側では、濃度の階調値が高くなるにつれてドット径が徐々に拡大し、ある面積率を超えた後には（すなわち、隣接するドット同士が接合した後には）、階調値がさらに高くなるに従ってライン幅が徐々に拡大する。
【００４７】
また、図７には、図６に示すスクリーン群に比較してその高階調側の階調再現性を高めたスクリーン群が例示される。すなわち、図７に示すスクリーン群では、再現すべき階調値が相対的に低い場合には、濃度の階調値が高くなるにつれてドット径が徐々に拡大し、ある面積率を超えた後には、階調値がさらに高くなるに従ってライン幅が全体的に徐々に拡大する。さらに、ライン幅が所定値を超えると、ラインの一部の幅のみが徐々に拡大する。
【００４８】
＜電子写真方式における画像再現性＞
上述のように、電子写真方式では、トナーを付着させる幅が狭いパターン、および、トナーを付着させない幅が狭いパターンについては、再現性が低下し得る。したがって、上述のような中間階調の再現処理に用いるスクリーン群についても、付着領域および非付着領域のいずれもができる限り狭くならないようにすることが好ましい。
【００４９】
上述の図２〜図５に示すスクリーン群は、ドットまたはラインという基本的な形状を基本にして、面積率を単調増加させて再現する階調値を変化させている。そのため、ある階調値においては、１画素分の幅しかない付着領域および／または非付着領域が存在していることがわかる。
【００５０】
また、図６に示すスクリーン群は、低階調側において、ドットスクリーンに類似した形態でドット径が拡大し、高階調側において、ラインスクリーンに類似した形態でライン幅が拡大するので、上述の図２〜図５に示すスクリーンに比較して、画像再現性の劣化を抑制することができる。さらに、図７に示すスクリーンは、高階調側において、非付着領域の幅を維持したまま、その長さが短くなるので、図６に示すスクリーンに比較して、高階調側における画像再現性の劣化を抑制することができる。
【００５１】
＜本実施の形態に従うスクリーン＞
本実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰが中間階調の再現処理に用いる複数のスクリーン（以下「スクリーンセット」とも称す。）は、上述の図７に示すスクリーン群に比較して、付着領域および／または非付着領域の幅が狭くなることを回避することで、中間階調をさらに高い安定性で再現する。
【００５２】
図１０は、この発明の実施の形態に従うスクリーンセットにおけるパターン変化の一例を示す図である。なお、本発明についての理解をより容易にするために、図１０には、図２〜図７に示すスクリーンと対比可能なスクリーンを描画するが、本発明に係るスクリーンはこれに限られるものではない。
【００５３】
図６および図７に示すスクリーン群では、図２〜図５に示すスクリーン群に比較して、幅の狭い付着領域および／または非付着領域を含むパターンが低減されているが、ある面積率において、間隔の狭い非付着領域が現れてしまうと、その間隔の狭い非付着領域が消滅することはあっても、非付着領域の間隔が広がることはない。
【００５４】
たとえば、図７に示すスクリーン群では、ドットスクリーンに類似した形態から、ラインスクリーンに類似した形態に変化する段階において、隣接するドット同士が接合する。すなわち、各ドットでは、当該ドットのある一方に位置する隣接ドットに向かって付着領域が拡大することでラインが現れる。このラインが現れる直前には、隣接するドット間で、その幅の狭い隙間領域２０２が生じる。この隙間領域２０２は、隣接するドット同士が接合すると消滅する。なお、このとき、隙間領域２０２以外の非付着領域については、その幅は変化しない。
【００５５】
また、図７に示すスクリーン群では、ラインスクリーンに類似した形態から、非付着領域についてのドットスクリーンに類似した形態に変化する段階において、隣接するライン同士の一部が接合する。すなわち、各ラインでは、当該ラインのある一方に位置する隣接ラインに向かって部分的にライン幅が拡大することで非付着領域についてのドットが現れる。この非付着領域についてのドットが現れる直前には、隣接するライン間で、その幅の狭い隙間領域２０４が生じる。この隙間領域２０４は、隣接するライン同士を接合する付着領域が延びることで消滅する。なお、このとき、隙間領域２０４以外の付着領域については、その幅は変化しない。
【００５６】
これに対して、本実施の形態に従うスクリーンセットでは、スクリーン全体の階調値には影響を与えることなく、上述のような隙間領域２０２および２０４の発生を防止することを可能にしている。概略すると、本実施の形態に従うスクリーンは、ある階調値において付着領域に設定される部分であっても、より高い階調値においては、非付着領域に設定され得る点において、上述の図２〜図７に示すスクリーンとは大きく相違している。すなわち、上述の図２〜図７に示すスクリーンでは、ある階調値において付着領域とされた部分については、それより高い階調値においては常に付着領域とされているが、本実施の形態に従うスクリーンセットでは、このような付着領域および非付着領域についての制限を緩和して、よりフレキシブルなパターン変化を行なう。
【００５７】
より具体的には、図１０に示すスクリーンでは、ドットスクリーン、ラインスクリーン、および白抜きドットスクリーンという３つのスクリーンを順次切替えることで、必要な濃度変化を生じさせる。すなわち、目的とする階調値が高くなるに従って、パターン２１１、パターン２１２、パターン２１３、パターン２１４、パターン２１５、パターン２１６、パターン２１７、パターン２１８の順で変化する。このうち、パターン２１１および２１２は、「ドットパターン」であり、パターン２１３、２１４および２１５は、「ラインパターン」であり、パターン２１６および２１７は、「白抜きドットパターン」である。
【００５８】
本明細書において、「ドットスクリーン」は、上述したように、付着領域をマトリックス状に配置し、それ以外の部分を非付着領域としたパターンを意味する。このドットスクリーンは、階調値の増加に伴って付着領域が所定の規則（ドット径の拡大、または、ドット数の増大）に従って拡大するパターン変化を有する。なお、「ドットスクリーン」に含まれる各スクリーンが有するパターンを「ドットパターン」とも称す。
【００５９】
また、「ラインスクリーン」は、上述したように、所定方向に延びる付着領域と非付着領域とを交互に線状に配置したパターンを意味する。このラインスクリーンは、階調値の増加に伴って、ドットスクリーンにおける規則とは独立した別の所定の規則（ライン幅の拡大、または、ラインの配置数の増大）に従って付着領域が拡大するパターン変化を有する。なお、「ラインスクリーン」に含まれる各スクリーンが有するパターンを「ラインパターン」とも称す。
【００６０】
さらに、「白抜きドットスクリーン」は、非付着領域をマトリックス状に配置し、それ以外の部分を付着領域としたパターンを意味する。この白抜きドットスクリーンは、階調値の減少に伴って非付着領域が所定の規則（ドット径の拡大、または、ドット数の増大）に従って拡大するパターン変化を有する。なお、「白抜きドットスクリーン」に含まれる各スクリーンが有するパターンを「白抜きドットパターン」とも称す。
【００６１】
図１０において、より高い階調値への変化に伴って、特定の階調値でドットパターン（パターン２１２）からラインパターン（パターン２１３）へ切替わる場合には、パターン２１２に示すドットを一方向にのみ拡大することでラインを生じさせるのではなく、ドットに含まれる一部分（領域２０５）を付着領域から非付着領域に変化させるととともに、ドットの一部を隣接するドットの方向に拡大（領域２０６）させる。言い換えれば、ドットパターンを構成する領域２０５の付着領域を、領域２０６へ移動させることで、表現する階調値を増大する。なお、パターン２１２とパターン２１３との間では、面積率は一定となっているが、これは、表現される濃度がそのスクリーン種類（ドットパターンとラインパターンとの相違）に応じて異なるためである。すなわち、同じ面積率であっても、その値によっては、いずれかのスクリーン（この例では、ラインパターン）の方がより高い濃度として再現される場合があるからである。
【００６２】
このようにドットパターンからラインパターンへの切替時に、付着領域を再配置することで、図７に示す隙間領域２０２の発生を抑制できるとともに、ラインパターンへの切替後における非付着領域の線幅をより広くすることができる。
【００６３】
また、さらに高い濃度への変化に伴って、ラインパターン（パターン２１５）から白抜きドットパターン（パターン２１６）へ切り替わる場合には、パターン２１５に示すラインの一部を一方向にのみ拡大することで白抜きドットを生じさせるのではなく、ラインに含まれる一部分（領域２０７）を付着領域から非付着領域に変化させるととともに、ラインの一部を隣接するラインの方向に拡大（領域２０８）させる。言い換えれば、ラインパターンを構成する領域２０７の付着領域を、領域２０８へ移動させることで、再現する階調値を増大する。なお、パターン２１５とパターン２１６との間では、面積率は一定となっているが、これについても、上述したように再現される階調値がそのスクリーン種類（ラインパターンと白抜きドットパターンとの相違）に応じて異なるためである。このようにラインパターンから白抜きドットパターンへの切替時に、付着領域を再配置することで、図７に示す隙間領域２０４の発生を抑制できるとともに、白抜きドット自体も２マス×２マスの大きさを維持できる。この白抜きドットの幅は、図７に示す非付着領域の幅より広くなっている。
【００６４】
すなわち、本実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰは、階調値の増加に従って第１領域（トナー付着領域）が第１規則に基づき拡大する第１スクリーン群（典型的には、上述したような一連のドットスクリーン）と、階調値の増加に従って第１領域（トナー付着領域）が第１規則と異なる独立した第２規則に基づき拡大する第２スクリーン群（典型的には、上述したような一連のラインスクリーン）とを算出するための関数を保持する。そして、入力画像の単位領域に対し、再現すべき階調値が第１しきい値（図１０に示すパターン２１２によって再現される階調値とパターン２１３によって再現される階調値との中間値）より小さい場合には、第１スクリーン群よりスクリーンが選択され、階調値が第１しきい値より大きい場合には第２スクリーン群よりスクリーンが選択される。
【００６５】
上述したように、画像形成装置ＭＦＰは、上記関数を用いて、階調値の減少に伴って第２領域（トナー非付着領域）が第１および第２規則と異なる独立した第３規則に基づき減少する第３スクリーン群（典型的には、上述したような一連の白抜きドットスクリーン）をさらに算出することが好ましい。このとき、入力画像の単位領域に対し、階調値が第１しきい値より大きい第２しきい値（図１０に示すパターン２１５によって再現される階調値とパターン２１６によって再現される階調値との中間値）より大きい場合には第３スクリーン群よりスクリーンが選択される。
【００６６】
別の言い方をすれば、本実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰは、トナー付着の制御対象となる画素で構成される第１領域（トナー付着領域）を定める第１パターンを有するスクリーンを複数含む第１スクリーン群（典型的には、上述したような一連のドットスクリーン）と、トナー付着の制御対象でない画素で構成される第２領域を定める第２パターンを有するスクリーンを複数含む第２スクリーン群（典型的には、上述したような一連の白抜きドットスクリーン）とを算出するための関数を保持する。そして、再現すべき階調値の増加に伴って第１領域を所定の方向に拡大するように当該第１スクリーン群からスクリーンが選択（算出）される（たとえば、図１０に示すパターン２１５の状態）。さらに、再現すべき階調値が所定のしきい値に到達した時に、スクリーン選択元が当該第１スクリーン群から当該第２スクリーン群に切替えられる。切替時のスクリーンとしては、所定の方向において、当該第１パターン内の隣接する第１領域間の距離よりも、当該第２パターン内の第２領域の幅が大きいスクリーンが選択（算出）される（たとえば、図１０に示すパターン２１６）。
【００６７】
さらに別の言い方をすれば、本実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰは、トナー付着の制御対象となる画素で構成される第１領域（トナー付着領域）を定める第１パターンを有するスクリーンを複数含む第１スクリーン群（典型的には、上述したような一連のドットスクリーン）と、トナー付着の制御対象でない画素で構成される第２領域（トナー非付着領域）を定める第２パターンを有するスクリーンを複数含む第２スクリーン群（典型的には、上述したような一連の白抜きドットスクリーン）とを算出するための関数を保持する。そして、階調値の減少に伴って第２領域が所定の方向に拡大するように、第２スクリーン群からスクリーンが選択（算出）され（たとえば、図１０に示すパターン２１５の状態）、その後、階調値が所定のしきい値に到達した時に、スクリーンの選択元が第２スクリーン群から第１スクリーン群に切り替えられる。切替時のスクリーンとして、所定の方向において、第２パターン内の第２領域の幅よりも、第１パターン内の隣接する第１領域間の距離が小さいスクリーンが選択（算出）される（たとえば、図１０に示すパターン２１６の状態）。
【００６８】
上述のような関数を採用した場合には、切替前後において、第１スクリーン群から選択（算出）されるスクリーン（たとえば、図１０に示すパターン２１２の状態）と、第２スクリーン群から選択（算出）されるスクリーン（たとえば、図１０に示すパターン２１３の状態）とは、実質的に同じ階調値を有することが好ましい。
【００６９】
また、切換前後において、同じ階調値を維持したまま、第１領域のトナー付着の制御対象の画素を第２領域におけるトナー付着の制御対象でない画素に置き換える再配置が実行されることが好ましい。たとえば、図１０に示すパターン２１２の状態とパターン２１３の状態とを比較すると、第１領域（トナー付着領域）の数は維持されたまま、第２領域（トナー非付着領域）の一部が第１領域（トナー付着領域）に置き換えられていることがわかる。また、図１０に示すパターン２１５の状態とパターン２１６の状態との間でも同様である。
【００７０】
このように、本実施の形態においては、ある濃度において付着領域に設定される部分であっても、より高い濃度において非付着領域に設定する手法を用いてスクリーン切替を行なうことで、付着領域および／または非付着領域の幅が狭くなることを回避し、これによって、中間階調をより安定性を高めて再現できる。
【００７１】
なお、図１０においては、濃度が高くなるにつれて、ドットパターン、ラインパターン、白抜きドットパターンの順でスクリーン切替を行なう構成について例示したが、切替ロジックをより簡素化する観点から、ドットスクリーンとラインスクリーンとの間でのみスクリーン切替を行なう構成を採用してもよい。
【００７２】
＜関数の説明＞
図２は、スクリーンを生成するための用いられる関数について、周波数空間における座標と当該スクリーンに含まれるパターンで表わされる画像との関係を示す図である。
【００７３】
図１１では、周期関数を２値化パターンで表わすことで、着色すべき（トナーを付着すべき）領域である「第１領域（トナー付着領域）」と、着色すべきではない（トナーを付着すべきではない）領域である「第２領域（トナー非付着領域）」とが定義されている。図１１では、第１領域（トナー付着領域）を「黒」で表現し、第２領域（トナー非付着領域）を「白」で表現しており、以下の図においても同様の表現方法を採用する。
【００７４】
すなわち、図１１の周期関数において２値化のしきい値よりも大きな値である領域を「第１領域（トナー付着領域）」と定義し、該しきい値よりも小さな値である領域を「第２領域（トナー非付着領域）」と定義することで、図１１の周期関数を用いてパターンを定義することができる。この場合、図１１の周期関数は、その振幅方向の値が記録紙上の位置ごとのトナー付着の優先度を表わし、振幅方向の値が大きいほど対応する位置へのトナーの付着の可能性を高く、小さいほど可能性を低く規定している。
【００７５】
図１１を参照して、１つの空間座標（ｕ，ｖ）で定義される空間周波数を有する周期関数ではラインパターンが表現され、該空間周波数（比率）によってスクリーン角度θがｔａｎθ＝ｕ／ｖと定義される。また、空間座標（ｕ，ｖ）の原点からの距離によって周期が定義されるため、スクリーン線数ＬがＬ＝（ｕ2＋ｖ2）0.5と定義される。
【００７６】
ここで、「スクリーン角度」とは、各パターンにおける付着領域（または、非付着領域）の配列方向を意味し、図１１に示す例では、紙面に対して傾め方向がスクリーン角度となる。また、「スクリーン線数」とは、単位長あたりの単位スクリーンの数を意味し、図１１に示す例では、スクリーン間隔の逆数が線数となる。一般的に、スクリーン線数は「ｌｐｉ：line per inch」といった単位を用いて定義される。
【００７７】
しかしながら、図１１に表わされたように、１つの空間座標（ｕ，ｖ）で定義される空間周波数を有する周期関数ではドットパターンは表現されない。そこで、本実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰでは、以下の式（１）の関数Ｆ１（ｘ，ｙ）で表わされるように、異なる空間座標で定義される互いに異なる空間周波数を有する第１の周期関数と第２の周期関数とを合成することで、スクリーン角度の異なる２つのパターンを重ね合わせてさまざまなパターンを生成する。
【００７８】
【数１】
【００７９】
式（１）の関数Ｆ１（ｘ，ｙ）は記録紙上の位置（ｘ，ｙ）ごとのトナー付着の優先度を規定する関数を定義するものであり、空間座標（ｕ，ｖ）およびパラメータαを特定することで取得される関数は、値が大きいほど記録紙上の位置（ｘ，ｙ）へのトナーの付着の可能性を高く、小さいほど可能性を低く規定している。なお、式（１）の関数Ｆ１（ｘ，ｙ）では、第１の周期関数で表わされるスクリーン角度と第２の周期関数で表わされるスクリーン角度とが周波数空間で９０度を成すものとしているが、これらの角度は９０度には限定されない。
【００８０】
さらに、画像形成装置ＭＦＰでは、式（１）の関数Ｆ１（ｘ，ｙ）で表わされるように、第１の周期関数と第２の周期関数との組み合わせ比率を定義するパラメータαを用い、重ねる２つのスクリーンの組み合わせ比率を可変とすることで、パターンの種類を可変とする。すなわち、関数Ｆ１（ｘ，ｙ）は、α＝０のときは１つの空間座標（ｕ，ｖ）で定義される空間周波数を有する一方の周期関数の示すスクリーンのみであることを表わし、α＝１のときは、互いに９０度の角度をなす２つのスクリーンが１：１での重ね合わされてなるスクリーンを表わす。
【００８１】
なお、重ね合わせ後に、取り得る値を−１〜＋１に規格化すると関数Ｆ１（ｘ，ｙ）は以下の式（２）の関数Ｆ２（ｘ，ｙ）で表わされ、さらにその出力値の取り得る範囲を０〜＋１に規格化すると関数Ｆ１（ｘ，ｙ）は以下の式（３）の関数Ｆ３（ｘ，ｙ）で表わされる。
【００８２】
【数２】
【００８３】
図１２は、上記関数Ｆ３（ｘ，ｙ）において空間座標（ｕ，ｖ）とパラメータαの値とを変化させた場合の、形成されるパターンの出力例を示す図である。たとえば、その出力値である０〜＋１を２５６階調に分割して各段数をしきい値にし、しきい値以上の出力値を印字領域になるように規定することで、関数Ｆ３（ｘ，ｙ）を用いて２５６階調のパターンを形成することができる。なお、階調作成はこれに限ったものでなくてよい。
【００８４】
図１２を参照して、α＝０のときは、一方の周期関数の示すスクリーンのみであるためにラインパターンが形成され、α＝１のときは、互いに９０度の角度をなす２つのスクリーンが同じ比率で重ね合わされてなるスクリーンであるためにドットパターンが形成されることがわかる。従って、上記関数Ｆ３（ｘ，ｙ）を用いてラインパターンを形成する場合にはα＝０とし、ドットパターンを形成する場合にはα＝１とすればよいことがわかる。
【００８５】
さらに、上記式（３）の関数Ｆ３（ｘ，ｙ）において、ある画素位置（ｘ，ｙ）において、それぞれ△ｘ，△ｙずらした場合、以下の式（４）の関数Ｆ３（ｘ−△ｘ，ｙ−△ｙ）で表わされる。
【００８６】
【数３】
【００８７】
式（４）で表わされた関数Ｆ３（ｘ−△ｘ，ｙ−△ｙ）は、関数Ｆ３（ｘ，ｙ）で生成されるスクリーンの第１の周期関数の表わすラインと第２の周期関数の表わすラインとの交点を、再現する画素に対して（△ｘ，△ｙ）だけずらしてマッピングした状態と同じである。
【００８８】
図１３は、本実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰにおいて、上記式（３）で表わされた関数Ｆ３（ｘ，ｙ）でスクリーンを生成して階調再現に用いた場合と、上記式（４）で表わされたように、そのスクリーンを（△ｘ，△ｙ）だけずらしてマッピングして階調再現に用いた場合との、入力画像の階調値に対する再現された階調値の関係を示した図である。図１３においては、再現された階調値が入力画像の階調値に近いほど再現性が高いと言えるため、これらの関係で得られる線が正比例の直線に近いほど再現性が高いと言える。
【００８９】
図１３において、線（１）は関数Ｆ３（ｘ，ｙ）で生成したドットパターンを含むスクリーンを再現する画素に対して（△ｘ，△ｙ）だけずらしてマッピングして階調再現に用いた場合の階調値の関係を示し、線（２）は関数Ｆ３（ｘ，ｙ）で生成したラインパターンを含むスクリーンを再現する画素に対して（△ｘ，△ｙ）だけずらしてマッピングして階調再現に用いた場合の階調値の関係を示し、線（３）は関数Ｆ３（ｘ，ｙ）で生成したドットパターンを含むスクリーンを再現する画素の中心位置にマッピングして階調再現に用いた場合の階調値の関係を示し、線（４）は関数Ｆ３（ｘ，ｙ）で生成したラインパターンを含むスクリーンを再現する画素の中心位置にマッピングして階調再現に用いた場合の階調値の関係を示している。また、図１３で破線で囲まれた領域は入力画像の階調値の低い、シャドウ部を表わしている。
【００９０】
図１３のシャドウ部に注目すると、線（３）および線（４）で表わされた、関数Ｆ３（ｘ，ｙ）で生成されるスクリーンを再現する画素の中心位置にマッピングして用いた場合には階調再現が得られず、入力画像のある階調値よりも低い階調値の領域については再現された階調値が０のいわゆるベタ濃度出力になっていることがわかる。特に、その傾向は、ドットパターンに比べ、ラインパターンの方が大きいことがわかる。
【００９１】
これに対し、線（１）および線（２）で表わされた、関数Ｆ３（ｘ，ｙ）で生成されるスクリーンを再現する画素に対して（△ｘ，△ｙ）だけずらしてマッピングして用いた場合には、入力画像のシャドウ部の全範囲において階調再現が再現する画素の中心位置にマッピングした場合よりも向上しているのがわかる。
【００９２】
より詳しくは、シャドウ部における階調再現性は、次のようになることが確認された、
（１）ｘ，ｙ方向共に画素の中心位置からずらした場合であって、ｘ，ｙ方向のずらし量が異なる場合（△ｘ≠０、△ｙ≠０、｜△ｘ｜≠｜△ｙ｜）…階調再現性の効果がかなり高い、
（２）ｙ方向のみ画素の中心位置からずらした場合（△ｘ＝０、△ｙ≠０）…階調再現性の効果があり（ただし、ｙ方向に伸びるラインパターンには効果なし）、
（３）ｘ方向のみ画素の中心位置からずらした場合（△ｘ≠０、△ｙ＝０）…階調再現性の効果があり（ただし、ｘ方向に伸びるラインパターンには効果なし）、
（４）ｘ，ｙ方向共に画素の中心位置からずらした場合であって、ｘ，ｙ方向のずらし量、ずらし方向とも同じ場合（△ｘ≠０、△ｙ≠０、△ｘ＝△ｙ）…階調再現性の効果があり、
（５）ｘ，ｙ方向共に画素の中心位置からずらした場合であって、ｘ，ｙ方向のずらし量が同じで、ずらし方向が異なる場合（△ｘ≠０、△ｙ≠０、△ｘ＝−△ｙ）…階調再現性の効果があり、
（６）ｘ，ｙ方向共に画素の中心位置からずらさず、再現する画素の中心位置にマッピングして用いたを用いた場合（△ｘ＝０、△ｙ＝０）…階調再現性の効果が低い。
【００９３】
つまり、この検証より、生成されたスクリーンのマッピングする位置を画素の中心位置からずらす、つまり２つの周期関数のそれぞれが表わすラインの交点位置を画素の中心位置からずらしてマッピングすることによって、階調の変化の段階が増加することがわかる。以降に、この理由について説明する。ここでは、説明の簡便のために、二値画像を用いる。
【００９４】
図１４は、３画素×３画素のマトリクス画像の具体例を示す図である。各画素には通し番号を付与している。図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）および図１６（Ａ）〜図１６（Ｃ）は、それぞれ、図１４のマトリクス画像上で、スクリーンを用いて再現した白抜きドットを表わしており、徐々にサイズが大きくなっていく（成長していく）様子（イメージ）を示した図である。図中の白丸がドットを表わしている。
【００９５】
図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）は、関数Ｆ３（ｘ，ｙ）で生成されたスクリーンを、２つの周期関数のそれぞれが表わすラインの交点位置が画素の中心位置と一致するようにマッピングして再現した場合の、白抜きドット成長のイメージを表わしている。この場合、白抜きドットの重心位置と画素の中心位置とが一致している。
【００９６】
図１６（Ａ）〜図１６（Ｃ）は、関数Ｆ３（ｘ，ｙ）で生成されたスクリーンを、２つの周期関数のそれぞれが表わすラインの交点位置が画素の中心位置とずらしてマッピングして再現した場合（Ｆ３（ｘ−△ｘ，ｙ−△ｙ）：ただし、ここでは△ｘ，△ｙの一方を０としている）の、ドット成長のイメージを示している。この場合、白抜きドットの重心位置と画素の重心位置とが一致していない。
【００９７】
そして、図１５（Ｄ）〜図１５（Ｆ）および図１６（Ｄ）〜図１６（Ｆ）は、それぞれ、図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）および図１６（Ａ）〜図１６（Ｃ）に表わされたように再現された場合の、二値化処理の結果を表わした図である。図１５（Ｄ）〜図１５（Ｆ）および図１６（Ｄ）〜図１６（Ｆ）に示されるように、各画素に対して、白抜きドットが存在するエリアが少しでもかかっていればその画素は白画素となり、白抜きドットが存在するエリアが全くかかっていない画素は黒画素（二値画像の黒ベタ）となるものとする。
【００９８】
詳しくは、図１５（Ａ）の場合には５番目（図１４の通し番号を参照）の位置しか白抜きドットは存在せず、図１５（Ｄ）に示されるように５番目の位置のみ白画素となり他の画素が塗りつぶされる。図１５（Ｂ）のように白抜きドットが成長しても図１５（Ｅ）に示されるように白画素となる画素は５番目の位置のみであるが、図１５（Ｃ）まで白抜きドットが成長すると２、４、５、６、８番目の位置に白抜きドットが存在するため、図１５（Ｆ）に示されるようにその位置が白画素となる。白抜きドットの成長に伴って１画素から５画素へと急激に白画素となる画素が増加するため、階調段数が少なくなり、細かな階調表現ができないことがわかる。
【００９９】
一方、図１６（Ａ）の場合には図１５（Ａ）の場合と同様に５番目の位置のみにしか白抜きドットが存在せず、図１６（Ｄ）に示されるように５番目の位置のみ白画素となり他の画素が塗りつぶされるが、図１６（Ｂ）のように白抜きドットが成長すると５、８番目にドットが存在するため、図１６（Ｅ）に示されるようにこれら２画素が白画素となる。さらに図１６（Ｃ）まで白抜きドットが成長すると４、５、６、８番目の位置に白抜きドットが存在するため、図１６（Ｆ）に示されるようにこれら４画素が白画素となる。つまり、交点座標がずれている場合には、白抜きドットの成長に伴って白画素が１画素から２画素に増加し、さらに２画素から４画素へと、段階的に増加するため、階調表現において有利となる。
【０１００】
このように図１５（Ｄ）〜図１５（Ｆ）で表わされたスクリーンをずらしてマッピングしていない場合に比べて、ずらしてマッピングした場合には図１６（Ｄ）〜図１６（Ｆ）に表わされたように階調の変化（増加）する段数が増加し、階調表現において有利となる。
【０１０１】
特に、白細線の再現性が低い画像形成装置の場合には、図１５（Ｄ），（Ｅ）のような１画素のみが白い画像データでは図９の原理により白画素を表現できず、黒画素のみで表現されてしまうことになる。これは、図１３のシャドウ部に表わされたような、入力画像のある階調値よりも低い階調値の領域については再現された階調値が０のいわゆるベタ濃度出力になる、という現象による。一方、図１５（Ｂ），（Ｅ）の場合より図１６（Ｂ），（Ｅ）の方がより大きな白画素（２画素）を得られ、その結果、（Ｂ）の大きさの白抜きドットであってもトナー画像でも再現可能となる。
【０１０２】
図１５，図１６では一部の階調の比較が示されただけであるが、全体を通しても、２つの周期関数のそれぞれが表わすラインの交点位置を画素の中心位置からずらしてマッピングすることで階調再現性が向上する。
【０１０３】
ただし、ラインパターンについては、同様にずらすことによって画像品質が低下する場合がある。図１７（Ａ）および図１７（Ｂ）は、２つの周期関数のそれぞれが表わすラインの交点位置を、画素の中心位置に一致させてマッピングした場合の再現例、およびずらしてマッピングした場合の再現例を示す図である。図１７（Ｂ）に表わされる再現連では、ラインに低周波の周期の凸凹が現れている。このように、ラインパターンを含むスクリーンを用いる場合には、２つの周期関数のそれぞれが表わすラインの交点位置を画素の中心位置からずらしてマッピングして用いると低周波の周期の凸凹が現れる場合があり、それによって再現される画像の品質の低下を招く場合があることがわかる。
【０１０４】
＜制御部の構成＞
図１８は、この発明の実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰ内の制御部１０のハードウェア構成を示す模式図である。
【０１０５】
図１８を参照して、制御部１０は、処理部であるＣＰＵ（Central Processing Unit）１０２と、記憶部であるＲＡＭ（Random Access Memory）１０４、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０６、ＥＥＰＲＯＭ（Electrical Erasable and Programmable Read Only Memory）１０８、およびＨＤＤ（Hard Disk Drive）１１０と、通信部である外部通信Ｉ／Ｆ（インターフェイス：Interface）１１２および内部通信Ｉ／Ｆ１１４とを含む。なお、これらの部位は、内部バス１１６を介して互いに接続される。
【０１０６】
制御部１０では、ＣＰＵ１０２が、ＲＯＭ１０６などに予め格納されている各種処理を実行するためのプログラムをＲＡＭ１０４などに展開して実行することで、画像形成装置ＭＦＰが制御される。
【０１０７】
ＲＡＭ１０４は、揮発性メモリであり、ワークメモリとして使用される。より具体的には、ＲＡＭ１０４には、実行されるプログラム自体に加えて、処理対象の画像データや各種変数データが一時的に格納される。ＥＥＰＲＯＭ１０８は、典型的には不揮発性の半導体メモリであり、画像形成装置ＭＦＰのＩＰアドレスやネットワークドメインなどを各種設定値を記憶する。ＨＤＤ１１０は、典型的には不揮発性の磁気メモリであり、画像処理装置から受信した印刷ジョブやスキャナ３によって取得した画像情報などを蓄積する。
【０１０８】
外部通信Ｉ／Ｆ１１２は、典型的にはイーサネット（登録商標）といった汎用的な通信プロトコルをサポートし、ネットワークＮＷを介してパーソナルコンピュータＰＣや他の画像形成装置との間でデータ通信を提供する。
【０１０９】
内部通信Ｉ／Ｆ１１４は、操作パネルなどと接続され、操作パネルに対するユーザ操作に応じた信号を受信して、ＣＰＵ１０２へ伝送するとともに、ＣＰＵ１０２からの命令に従って、操作パネルにメッセージなどを表示するために必要な信号を送信する。
【０１１０】
＜制御構造＞
図１９は、この発明の実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰの制御部１０における制御構造を示すブロック図である。
【０１１１】
図１９を参照して、制御部１０は、プリント対象の入力画像に応じた静電潜像を感光体（感光体ドラム４１）上に形成するために露光装置へ与える指令（露光指令）を出力する。より具体的には、制御部１０は、その制御構造として、前処理部１５２と、領域分離部１５４と、文字処理部１５６と、階調値判断部１５８と、スクリーン生成部１６０と、関数格納部１６２と、指令生成部１６６とを含む。
【０１１２】
画像再生の際には、再現モードがユーザ操作などによって制御部１０に与えられる。再現モードとは再現性の度合いの規定を指す。たとえば、写真モードや文字モードなどが挙げられ、写真モードでは再現性が高く、文字モードでは再現性が低く規定される。再現モードにはスクリーン角度とスクリーン線数とが対応付けられている。
【０１１３】
関数格納部１６２は、ＲＡＭ１０３、ＥＥＰＲＯＭ１０７、ＨＤＤ１０９（図１８）に含まれる所定の領域として提供される。その他の部位は、典型的に、ＣＰＵ１０１（図１８）がプログラムをＲＡＭ１０３（図１８）に展開し、各コマンドを実行することで提供される。関数格納部１６２には、たとえば上記式（３）で表わされた、スクリーンを生成するための関数１６３と、予め規定された、階調と関数１６３のパラメータαとの対応関係１６４と、再現モードとスクリーン角度およびスクリーン線数との対応関係１６５とが格納される。
【０１１４】
前処理部１５２は、プリント対象の入力画像に対して、色補正などの前処理を行なう。この前処理部１５２によって処理された入力画像は、領域分離部１５４へ出力される。
【０１１５】
領域分離部１５４は、前処理部１５２から受けた入力画像を文字領域と画像領域とに分離する。基本的に、文字領域は、中間階調として再現する必要がない部分であり、画像領域は、中間階調として再現する必要がある部分である。領域分離部１５４によって分離された文字領域の情報は、文字処理部１５６へ出力され、画像領域の情報は、階調値判断部１５８へ出力される。
【０１１６】
文字処理部１５６は、領域分離部１５４から受けた文字領域の情報に対して、輪郭強調処理などの文字に適した処理を行なう。そして、文字処理部１５６は、処理結果を指令生成部１６６へ出力する。
【０１１７】
階調値判断部１５８は、領域分離部１５４から受けた画像領域の情報に基づいて、所定単位領域ごとに再現すべき階調値を判断する。そして、階調値判断部１５８は、その判断結果をスクリーン生成部１６０へ出力する。
【０１１８】
スクリーン生成部１６０は、階調値判断部１５８から受けた判断結果である所定単位領域ごとの階調値に基づき、対応関係１６４，１６５を参照して、関数格納部１６２に格納されている関数１６３を用いてスクリーンを生成する。スクリーン生成部１６０での生成処理については後述する。なお、画像形成装置ＭＦＰの使用環境、使用頻度、劣化状況などに応じて画像形成プロセスが変化するので、スクリーン生成部１６０は、スクリーン生成の際に上記パラメータαに反映させてもよい。典型的には、画像形成装置ＭＦＰに図示しない感光体ドラム４１上に形成されるトナー像の濃度を検出するためのセンサが含まれる場合、スクリーン生成部１６０は、目的の濃度階調特性に対する、トナー像またはプリント出力における実際の濃度階調特性のずれも考慮してパラメータαを決定してもよい。
【０１１９】
スクリーン生成部１６０は、単位領域ごとに使用するスクリーンを生成して画像領域にマッピングする。そして、スクリーン生成部１６０は、マッピング結果を指令生成部１６６へ出力する。
【０１２０】
指令生成部１６６は、文字処理部１５６から受けた処理結果およびスクリーン生成部１６０から受けたマッピング結果を合成することで、入力画像に対応する露光指令を生成する。その際、入力画像のうちの画像領域については、画素ごとの階調値を参照する。そして、この露光指令は、画像書込部４３（図１）へ出力される。すなわち、この露光指令によって、生成されたスクリーンに従って画像形成処理が実行される。指令生成部１６６での露光指令を生成するための処理については後述する。
【０１２１】
＜スクリーンの生成処理＞
スクリーン生成部１６０でのスクリーン生成処理の一例について説明する。一例として、２５６階調の各階調に応じてスクリーンを生成する場合について説明する。
【０１２２】
関数１６３として上記式（３）で表わされた関数Ｆ３（ｘ，ｙ）を用いる場合、予め対応関係１６４として、階調値とパラメータαの値との対応関係が規定されている。対応関係１６４では、所定の階調値の範囲である階調帯ごとにパラメータαの値が対応付けられている。
【０１２３】
スクリーン生成部１６０は、関数格納部１６２に格納されている対応関係１６４を参照して階調値判断部１５８からの所定単位領域ごとの階調値より、所定単位領域ごとのパラメータαを特定する。さらに、スクリーン生成部１６０は、関数格納部１６２に格納されている対応関係１６５を参照して与えられた再現モードより、スクリーン角度θとスクリーン線数Ｌとを、それぞれθ１、Ｌ１と特定する。
【０１２４】
スクリーン角度θとスクリーン線数Ｌとは、図１１に表わされたように、それぞれ、空間座標（ｕ，ｖ）でｔａｎθ＝ｕ／ｖ、Ｌ＝（ｕ2＋ｖ2）0.5と定義される。そこで、スクリーン生成部１６０は、それぞれの定義式にθ１、Ｌ１を代入することで、空間座標（ｕ，ｖ）の値を得る。
【０１２５】
スクリーン生成部１６０は、特定されたαと算出された空間座標（ｕ，ｖ）の値とを上記式（３）である関数格納部１６２に格納されている関数１６３に代入することで、当該単位領域の階調に対応した関数Ｆ３（ｘ，ｙ）で表わされるスクリーンを生成する。そして、当該単位領域に対して生成した関数Ｆ３（ｘ，ｙ）で表わされるスクリーンをマッピングして、その結果を指令生成部１６６へ出力する。
【０１２６】
このとき、上述の検証より、スクリーン生成部１６０は、式（３）で表わされた関数Ｆ３（ｘ，ｙ）でスクリーンを生成し、式（４）により２つの周期関数のそれぞれが表わすラインの交点位置を画素の中心位置からずらしてマッピングする。より好ましくは、生成されたスクリーンがドットパターンを含む場合に画素の中心位置からずらしてマッピング、ラインパターンを含む場合には画素の中心位置に一致させてマッピングする。
【０１２７】
＜露光指令の生成処理＞
画像形成装置ＭＦＰにはパルス幅変調方式の露光装置が搭載されているため、露光指令は、画素ごとの露光に用いられる光をオン／オフ時間を制御するための指令である。指令生成部１６６は画素ごとに露光に用いられる光をオン／オフ時間を決定して、画素ごとのオン／オフ時間を表わした露光指令を生成する。
【０１２８】
指令生成部１６６はスクリーンがマッピングされた領域、つまり画像領域については、関数Ｆ３（ｘ，ｙ）で表わされるスクリーンの値と入力画像の階調値とを画素ごとに比較し、当該画素について露光に用いられる光のオン／オフまたはオン／オフ時間を決定する。
【０１２９】
決定方法の一つの具体例として、指令生成部１６６は、座標（ｘ，ｙ）で表わされる画素についての入力画像の階調値Ｇ（ｘ，ｙ）、スクリーンの値Ｆ３（ｘ，ｙ）について、スクリーンの値の方が入力画像の階調値よりも大なる場合（Ｆ３（ｘ，ｙ）＞Ｇ（ｘ，ｙ））には露光に用いられる光をオンし、スクリーンの値の方が入力画像の階調値よりも小なる場合（Ｆ３（ｘ，ｙ）＜Ｇ（ｘ，ｙ））には露光に用いられる光をオフすると決定する。これにより、スクリーンの値の方が入力画像の階調値よりも大である画素にはトナーが付着し、スクリーンの値の方が入力画像の階調値よりも小なる画素にはトナーが付着しない。
【０１３０】
また、他の例として、指令生成部１６６は、予め、入力画像の階調値とスクリーンの値との差分を変数とした所定の関数Ｈ（Ｇ（ｘ，ｙ）−Ｆ３（ｘ，ｙ））で露光に用いられる光のオン時間を規定しておき、画素ごとに、入力画像の階調値とスクリーンの値との差分を上記関数Ｈに代入することで露光に用いられる光のオン時間を決定してもよい。
【０１３１】
＜処理手順＞
図２０は、この発明の実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰにおける画像形成処理の手順を示すフローチャートである。図２１は、この発明の実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰにおけるスクリーンの生成を示すフローチャートである。図２２は、この発明の実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰにおける露光指令の生成手順を示すフローチャートである。これらのフローチャートは、代表的に、制御部１０のＣＰＵ１０２（図１８）が予め格納されたプログラムを読込んで実行することで提供される。
【０１３２】
図２０を参照して、まず、ＣＰＵ１０２は、画像形成処理の開始が指示されたか否かを判断する（ステップＳ１００）。画像形成処理の開始が指示されていない場合（ステップＳ１００においてＮＯの場合）には、ＣＰＵ１０２は、ステップＳ１００の処理を繰返す。
【０１３３】
画像形成処理の開始が指示された場合（ステップＳ１００においてＹＥＳの場合）には、ＣＰＵ１０２は、入力画像を受付ける（ステップＳ１０２）。具体的には、ＣＰＵ１０２は、スキャナ３（図１）へ制御指令を与えて、原稿のスキャンを実行させる。あるいは、ＣＰＵ１０２は、ＨＤＤ１１０などから指定された画像データを読出す。
【０１３４】
続いて、ＣＰＵ１０２は、受付けた入力画像に対して前処理を実行し（ステップＳ１０４）、さらに、前処理後の入力画像を文字領域と画像領域とに分離する（ステップＳ１０６）。その後、ＣＰＵ１０２は、ステップＳ１０６において分離した文字領域について、必要な処理を行なう（ステップＳ１０８）。
【０１３５】
並行して、ＣＰＵ１０２は、ステップＳ１０６において分離した画像領域について、所定単位領域ごとに再現すべき階調値を判断し（ステップＳ１１０）、この判断結果に基づいて、各単位領域に用いるべきスクリーンを生成する（ステップＳ１１２）。
【０１３６】
ＣＰＵ１０２は、ステップＳ１０８において出力された処理結果と、ステップＳ１１２において生成されたスクリーンおよび画像領域の画素値とに基づいて、入力画像に対応する露光指令を生成し（ステップＳ１１４）、その生成した露光指令を画像書込部４３へ出力する（ステップＳ１１６）。すると、プリントエンジン４が、その露光指令に基づく、画像形成処理を実行する。そして、処理は終了する。
【０１３７】
次に、図２１を参照して、本実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰにおけるスクリーンセットの生成処理（ステップＳ１１２）について説明する。
【０１３８】
図２１を参照して、まず、ＣＰＵ１０２は、予め記憶されている再現モードとスクリーン角度およびスクリーン線数との対応関係を参照して、与えられた再現モードに対応付けられている値を、この処理に用いるスクリーン角度θ１およびスクリーン線数Ｌ１として特定する（ステップＳ２００）。続いて、ＣＰＵ１０２は、ｔａｎθ＝ｕ／ｖ、Ｌ＝（ｕ2＋ｖ2）0.5で表わされる、スクリーン角度θおよびスクリーン線数Ｌと空間座標（ｕ，ｖ）との関係式に特定されたスクリーン角度θ１およびスクリーン線数Ｌ１を代入することで、スクリーンを生成するための用いる関数Ｆ３の空間座標（ｕ，ｖ）を特定する（ステップＳ２０２）。
【０１３９】
次に、ＣＰＵ１０２は、処理対象の単位領域について、予め記憶されている階調とスクリーンを生成するための用いる関数のパラメータαとの対応関係を参照して、上記ステップＳ１１０で判断された当該領域の階調値に対応付けられている値を、当該領域に対応したスクリーンの生成のための関数Ｆ３に用いられるパラメータαとして特定し、該関数Ｆ３を用いてスクリーンを生成する（ステップＳ２０４）。
【０１４０】
ここで、ＣＰＵ１０２は、生成されたスクリーンがドットパターンを含むものであるのかラインパターンを含むものであるのかを判断する。ラインパターンを含むものである場合には（ステップＳ２０８でＮＯ）、ＣＰＵ１０２は、図１６のステップＳ２０８と同様に、２つの周期関数のそれぞれが表わすラインの交点位置を画素の中心位置に一致させてマッピングする（ステップＳ２１０）。
【０１４１】
生成するスクリーンがドットパターンを含むものである場合には（ステップＳ２０８でＹＥＳ）、ＣＰＵ１０２は、該スクリーンを、２つの周期関数のそれぞれが表わすラインの交点位置を画素の中心位置から（△ｘ，△ｙ）だけずらしてマッピングする（ステップＳ２１２）。
【０１４２】
そして、ＣＰＵ１０２は、マッピングの結果を出力してスクリーンセットの生成処理を終了し、処理をステップＳ１１４の露光指令の生成処理に移行する。
【０１４３】
次に、図２２を参照して、本実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰにおける露光指令の生成処理（ステップＳ１１４）について説明する。図２２では、上述の前者の方法で露光に用いられる光のオン／オフを決定するものとする。
【０１４４】
図２２を参照して、まず、ＣＰＵ１０２は、ステップＳ１０８での処理結果である文字領域についての処理結果と、ステップＳ２０８での画像領域についてのスクリーンのマッピング結果とを合成する（ステップＳ３００）。そして、ＣＰＵ１０２は、合成後の、入力画像の全範囲について、画素ごとに、露光に用いられる光のオン／オフを決定することで、それを指示するための露光指令を生成する。
【０１４５】
すなわち、ＣＰＵ１０２は、処理対象の画素が画像領域に属する画素である場合（ステップＳ３０２でＹＥＳ）、当該画素の属する単位領域にマッピングされたスクリーンの値Ｆ３（ｘ，ｙ）と当該画素の階調値Ｇ（ｘ，ｙ）とを比較する。その結果、スクリーンの値Ｆ３（ｘ，ｙ）の方が階調値Ｇ（ｘ，ｙ）よりも大なる場合には（ステップＳ３０４でＹＥＳ）、ＣＰＵ１０２は、その画素の露光を「オン」とする（ステップＳ３０６）。そうでないときには（ステップＳ３０４でＮＯ）、ＣＰＵ１０２は、その画素の露光を「オフ」とする（ステップＳ３０８）。
【０１４６】
処理対象の画素が画像領域に属する画素でない場合、つまり文字領域に属する画素であって、文字部分を構成するものである場合（ステップＳ３０２でＮＯ、かつステップＳ３１０でＹＥＳ）、ＣＰＵ１０２は、その画素の露光を「オン」とする（ステップＳ３１２）。文字部分を構成しないものである場合（ステップＳ３０２でＮＯ、かつステップＳ３１０でＮＯ）、ＣＰＵ１０２は、その画素の露光を「オフ」とする（ステップＳ３１４）。
【０１４７】
ＣＰＵ１０２は、ステップＳ３０２〜Ｓ３１４の露光に用いられる光のオン／オフを決定する処理を入力画像のすべての画素について実行する。ＣＰＵ１０２は、すべての画素についてオン／オフを決定すると（ステップＳ３１６でＹＥＳ）、画素ごとに露光に用いられる光のオン／オフを記述した指令を生成する（ステップＳ３１８）。そして、ＣＰＵ１０２はスクリーンセットの生成処理を終了し、処理をステップＳ１１６に戻す。
【０１４８】
＜作用効果＞
この発明の実施の形態によれば、それぞれ周期関数で表わされる２つのスクリーンを重ね合わせることで１つのスクリーンを生成するための関数を記憶しておき、画像領域の階調に応じて重ね合わせの比率を決定して当該階調に応じたスクリーンが生成される。そして、そのスクリーンを用いて中間階調が再現される。そのため、画像領域の階調に応じて容易にパターンを切り替えることで中間階調を安定して再現することができると同時に、プリント結果における粒状性を向上させることができる。
【０１４９】
さらに、生成されたスクリーンが、２つの周期関数のそれぞれが表わすラインの交点位置を画素の中心位置からずらしてマッピングされる。そして、そのようにマッピングされたスクリーンを用いて中間階調が再現される。より好ましくは、生成されたスクリーンがラインパターンを含む場合には上のようにずらさずにマッピングされ、ドットパターンを含む場合には上のようにずらしてマッピングされる。
【０１５０】
これにより、再現される階調値を、入力画像の階調値の変化に応じて多段階で変化させることができる。そのため、中間階調を安定して再現することができる。特に、シャドウ部における階調再現性を向上させることができる。
【０１５１】
さらに、実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰでの処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを提供することもできる。このようなプログラムは、コンピュータに付属するフレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk-Read Only Memory）、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびメモリカードなどのコンピュータ読取り可能な記録媒体にて記録させて、プログラム製品として提供することもできる。あるいは、コンピュータに内蔵するハードディスクなどの記録媒体にて記録させて、プログラムを提供することもできる。また、ネットワークを介したダウンロードによって、プログラムを提供することもできる。
【０１５２】
なお、本発明にかかるプログラムは、コンピュータのオペレーティングシステム（ＯＳ）の一部として提供されるプログラムモジュールのうち、必要なモジュールを所定の配列で所定のタイミングで呼出して処理を実行させるものであってもよい。その場合、プログラム自体には上記モジュールが含まれずＯＳと協働して処理が実行される。このようなモジュールを含まないプログラムも、本発明にかかるプログラムに含まれ得る。
【０１５３】
また、本発明にかかるプログラムは他のプログラムの一部に組込まれて提供されるものであってもよい。その場合にも、プログラム自体には上記他のプログラムに含まれるモジュールが含まれず、他のプログラムと協働して処理が実行される。このような他のプログラムに組込まれたプログラムも、本発明にかかるプログラムに含まれ得る。
【０１５４】
提供されるプログラム製品は、ハードディスクなどのプログラム格納部にインストールされて実行される。なお、プログラム製品は、プログラム自体と、プログラムが記録された記録媒体とを含む。
【０１５５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１５６】
２ 自動原稿搬送部、３ スキャナ、４ プリントエンジン、５ 給紙部、１０ 制御部、２１ 原稿給紙台、２２，５２，５３，５４ 送出ローラ、２３ レジストローラ、２４ 搬送ドラム、２５ 排紙台、２６ 手差給紙部、３１ 第１ミラーユニット、３２ 第２ミラーユニット、３３ 結像レンズ、３４ 撮像素子、３５ プラテンガラス、４１ 感光体ドラム、４２ 帯電器、４３ 画像書込部、４４ 現像部、４５ 転写器、４６ 除電器、４７ 定着装置、４８ クリーニング部、５１ タイミングローラ、５５ 搬送ローラ、５７ トレイ、１０３，１０４ ＲＡＭ、１０６，１０７，１０８ ＲＯＭ、１１２ 外部通信Ｉ／Ｆ、１１４ 内部通信Ｉ／Ｆ、１１６ 内部バス、１５２ 前処理部、１５４ 領域分離部、１５６ 文字処理部、１５８ 階調値判断部、１６０ スクリーン生成部、１６２ 関数格納部、１６３ 関数、１６４，１６５ 対応関係、１６６ 指令生成部、３１１，３５１ 光源、３１２，３２１，３５２，３５３ ミラー、４３１ レーザ発光器、４７１ 加熱ローラ、４７２ 加圧ローラ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の階調値にそれぞれ対応する複数のスクリーンにより記録紙上にトナー画像を形成する電子写真方式の画像形成装置であって、
前記複数のスクリーンの各々は、トナーを付着するべき領域である第１の領域とトナーを付着するべきでない領域である第２の領域とが定められたパターンを含み、
前記スクリーンを形成するための関数であって、空間周波数の異なる第１の周期関数と第２の周期関数との組み合わせである関数を記憶するための記憶手段と、
所定の階調値の前後でパターンを異なるパターンに切り替えるとともに、切替後のパターンとして、隣接する前記第１の領域間の距離が、前記しきい値を境に階調値が高い側の方が低い側に比べて大きくなるように、入力画像の階調値に応じて前記関数を取得するための取得手段と、
前記取得された関数に従って用いるスクリーンを生成するためのスクリーン生成手段と、
前記生成されたスクリーンを、トナー画像を形成する領域のうちの対応する領域にマッピングするためのマッピング手段と、
前記トナー画像を形成する領域ごとに、マッピングされたスクリーンを用いて画像形成を実行するための作像手段とを備え、
前記マッピング手段は、前記スクリーンに含まれるパターンにおける、前記第１の周期関数で表わされるラインと前記第２の周期関数で表わされるラインとの交点で表わされる位置を、前記トナー画像を形成する領域の画素の中心位置からずれるように前記トナー画像を形成する領域に前記スクリーンをマッピングする、画像形成装置。
【請求項２】
前記所定の階調値の前後で切り替えるパターンは、ドットパターンからラインパターン、またはラインパターンからドットパターンである、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記マッピング手段は、前記スクリーンに含まれるパターンにおける、前記第１の周期関数で表わされるラインと前記第２の周期関数で表わされるラインとの交点で表わされる位置を、対応する画素の中心から１画素内でずれるように前記トナー画像を形成する領域に前記スクリーンをマッピングする、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記取得手段は、前記空間周波数により、パターンにおいて隣接する前記第１の領域間の距離を制御する、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記関数は、前記記録紙上の位置ごとにトナー付着の優先度を規定する、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記取得手段は、前記入力画像の階調値に応じて、前記第１の周期関数と前記第２の周期関数との組み合わせる比率を定義する係数を決定して前記係数に基づく関数を取得する、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項７】
複数の階調値にそれぞれ対応する複数のスクリーンにより記録紙上にトナー画像を形成する電子写真方式の画像形成方法であって、
前記複数のスクリーンの各々は、トナーを付着するべき領域である第１の領域とトナーを付着するべきでない領域である第２の領域とが定められたパターンを含み、
所定の階調値の前後でパターンを異なるパターンに切り替えるとともに、切替後のパターンとして、隣接する前記第１の領域間の距離が、前記しきい値を境に階調値が高い側の方が低い側に比べて大きくなるように、入力画像の階調値に応じて、前記スクリーンを形成するための関数であって、空間周波数の異なる第１の周期関数と第２の周期関数との組み合わせである関数を記憶する記憶装置から、前記定義に基づく前記関数を取得するステップと、
前記取得された関数に従って用いるスクリーンを生成するステップと、
前記生成されたスクリーンを、トナー画像を形成する領域のうちの対応する領域にマッピングするステップと、
前記マッピングされたスクリーンを用いて画像形成を実行するステップとを備え、
前記スクリーンをマッピングするステップでは、前記スクリーンに含まれるパターンにおける、前記第１の周期関数で表わされるラインと前記第２の周期関数で表わされるラインとの交点で表わされる位置を、前記トナー画像を形成する領域の画素の中心位置からずれるように前記トナー画像を形成する領域に前記スクリーンをマッピングする、画像形成方法。
【請求項１】
複数の階調値にそれぞれ対応する複数のスクリーンにより記録紙上にトナー画像を形成する電子写真方式の画像形成装置であって、
前記複数のスクリーンの各々は、トナーを付着するべき領域である第１の領域とトナーを付着するべきでない領域である第２の領域とが定められたパターンを含み、
前記スクリーンを形成するための関数であって、空間周波数の異なる第１の周期関数と第２の周期関数との組み合わせである関数を記憶するための記憶手段と、
所定の階調値の前後でパターンを異なるパターンに切り替えるとともに、切替後のパターンとして、隣接する前記第１の領域間の距離が、前記しきい値を境に階調値が高い側の方が低い側に比べて大きくなるように、入力画像の階調値に応じて前記関数を取得するための取得手段と、
前記取得された関数に従って用いるスクリーンを生成するためのスクリーン生成手段と、
前記生成されたスクリーンを、トナー画像を形成する領域のうちの対応する領域にマッピングするためのマッピング手段と、
前記トナー画像を形成する領域ごとに、マッピングされたスクリーンを用いて画像形成を実行するための作像手段とを備え、
前記マッピング手段は、前記スクリーンに含まれるパターンにおける、前記第１の周期関数で表わされるラインと前記第２の周期関数で表わされるラインとの交点で表わされる位置を、前記トナー画像を形成する領域の画素の中心位置からずれるように前記トナー画像を形成する領域に前記スクリーンをマッピングする、画像形成装置。
【請求項２】
前記所定の階調値の前後で切り替えるパターンは、ドットパターンからラインパターン、またはラインパターンからドットパターンである、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記マッピング手段は、前記スクリーンに含まれるパターンにおける、前記第１の周期関数で表わされるラインと前記第２の周期関数で表わされるラインとの交点で表わされる位置を、対応する画素の中心から１画素内でずれるように前記トナー画像を形成する領域に前記スクリーンをマッピングする、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記取得手段は、前記空間周波数により、パターンにおいて隣接する前記第１の領域間の距離を制御する、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記関数は、前記記録紙上の位置ごとにトナー付着の優先度を規定する、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記取得手段は、前記入力画像の階調値に応じて、前記第１の周期関数と前記第２の周期関数との組み合わせる比率を定義する係数を決定して前記係数に基づく関数を取得する、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項７】
複数の階調値にそれぞれ対応する複数のスクリーンにより記録紙上にトナー画像を形成する電子写真方式の画像形成方法であって、
前記複数のスクリーンの各々は、トナーを付着するべき領域である第１の領域とトナーを付着するべきでない領域である第２の領域とが定められたパターンを含み、
所定の階調値の前後でパターンを異なるパターンに切り替えるとともに、切替後のパターンとして、隣接する前記第１の領域間の距離が、前記しきい値を境に階調値が高い側の方が低い側に比べて大きくなるように、入力画像の階調値に応じて、前記スクリーンを形成するための関数であって、空間周波数の異なる第１の周期関数と第２の周期関数との組み合わせである関数を記憶する記憶装置から、前記定義に基づく前記関数を取得するステップと、
前記取得された関数に従って用いるスクリーンを生成するステップと、
前記生成されたスクリーンを、トナー画像を形成する領域のうちの対応する領域にマッピングするステップと、
前記マッピングされたスクリーンを用いて画像形成を実行するステップとを備え、
前記スクリーンをマッピングするステップでは、前記スクリーンに含まれるパターンにおける、前記第１の周期関数で表わされるラインと前記第２の周期関数で表わされるラインとの交点で表わされる位置を、前記トナー画像を形成する領域の画素の中心位置からずれるように前記トナー画像を形成する領域に前記スクリーンをマッピングする、画像形成方法。
【図１】
【図１３】
【図１４】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１３】
【図１４】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−７０２５０（Ｐ２０１２−７０２５０Ａ）
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１３８２１（Ｐ２０１０−２１３８２１）
【出願日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
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